一種平面臥式二自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)平動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種平面臥式二自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)平動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征是：機(jī)構(gòu)整體為大跨度臥式結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過三條支鏈與固定平臺(tái)相連接。其中第一支鏈通過一平行四邊形機(jī)構(gòu)連接運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和驅(qū)動(dòng)滑塊，第二和第三支鏈具有相同的結(jié)構(gòu)，且關(guān)于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為對(duì)稱布置，其均通過一連桿連接運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和驅(qū)動(dòng)滑塊。機(jī)構(gòu)共含三條支鏈、四個(gè)連桿，四個(gè)連桿與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)及驅(qū)動(dòng)滑塊均為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，四個(gè)連桿是等長的。通過增加一個(gè)支鏈，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)冗余，克服了工作空間內(nèi)部的奇異，并增大機(jī)構(gòu)的剛度和承載能力。可將該機(jī)構(gòu)應(yīng)用于大跨度臥式龍門銑床和重載機(jī)器人。
【專利說明】一種平面臥式二自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)平動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人和機(jī)械制造領(lǐng)域，特別涉及一種平面臥式二自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)平動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】:
[0002]并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)與串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)相比，具有高承載能力、高剛度和運(yùn)動(dòng)學(xué)反解容易等優(yōu)點(diǎn)，其在工業(yè)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)床和動(dòng)態(tài)模擬器等領(lǐng)域得到了重要的應(yīng)用。
[0003]但是，由于結(jié)構(gòu)的限制，并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)存在一些明顯的不足，如工作空間小和工作空間內(nèi)部存在較多的奇異等。由于內(nèi)部奇異的存在，奇異曲線將理論工作空間劃分為不同的子區(qū)間，而實(shí)際能使用的工作空間就只是其中某一子空間，這使得原本不大的工作空間變得更小。對(duì)于平面二自由度并聯(lián)機(jī)器人一般其運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過兩個(gè)支鏈與固定平臺(tái)相連接，其承載能力和剛度也是有限的，所有這些會(huì)給平面二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的應(yīng)用帶來了 一定的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足提出一種平面臥式二自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)平動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)不僅可以克服工作空間內(nèi)部的奇異，使有效工作空間增大，而且具有增大機(jī)構(gòu)的承載能力和剛度的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案是:平面臥式二自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)平動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)整體為大跨度臥式結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)是運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過三個(gè)支鏈與固定平臺(tái)相連，每個(gè)支鏈均采用滑塊作為驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，其中一個(gè)支鏈通過平行四邊形機(jī)構(gòu)連接運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和驅(qū)動(dòng)滑塊，這保證了運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)剛體的二維平動(dòng)，平行四邊形機(jī)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和該支鏈的驅(qū)動(dòng)滑塊均通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。另外兩個(gè)支鏈結(jié)構(gòu)相同，且相對(duì)于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為對(duì)稱布置，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)均通過一連桿與驅(qū)動(dòng)滑塊相連，該連桿與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)及其所在支鏈的驅(qū)動(dòng)滑塊均為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。機(jī)構(gòu)的三個(gè)支鏈共含四個(gè)連桿，這四個(gè)連桿是等長的。
[0006]本發(fā)明通過上述技術(shù)方案，存在如下效果:平行四邊形機(jī)構(gòu)的存在使得運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)二維剛體的平動(dòng)，通過增加一個(gè)支鏈實(shí)現(xiàn)了冗余驅(qū)動(dòng)，克服了工作空間內(nèi)部奇異，且增大了機(jī)構(gòu)的剛度和承載能力。該平面臥式二自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)平動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)可應(yīng)用于重載工業(yè)機(jī)器人和大跨度臥式龍門銑床。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0007]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖中:1為固定平臺(tái)，2為第一滑塊，3、4、7、8、10、13、15為轉(zhuǎn)動(dòng)副，5為第一連桿，6為第二連桿，9為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，11為第三連桿，12為第四連桿，14為第二滑塊，16為第三滑塊。
【具體實(shí)施方式】:[0009]以下結(jié)合附圖1所示之實(shí)施例作進(jìn)一步詳述:
[0010]在圖1所示實(shí)施例中:機(jī)構(gòu)整體為大跨度臥式結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9通過三條支鏈與固定平臺(tái)I相連。其中第一支鏈通過一平行四邊形機(jī)構(gòu)連接運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9和第一滑塊2，其中第一滑塊2、第一連桿5、第二連桿6和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)，第一滑塊2為該支鏈的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。在這個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)中，第一連桿5通過轉(zhuǎn)動(dòng)副7與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9相鉸接，第一連桿5通過轉(zhuǎn)動(dòng)副3與第一滑塊2相鉸接；第二連桿6通過轉(zhuǎn)動(dòng)副8與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9相鉸接，第二連桿6通過轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第一滑塊2相鉸接。第二支鏈通過第三連桿11連接運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9和第二滑塊14，其中第二滑塊14為第二支鏈的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。第三連桿11通過轉(zhuǎn)動(dòng)副10與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9相鉸接，第三連桿11通過轉(zhuǎn)動(dòng)副13與第二滑塊14相鉸接。第三支鏈通過第四連桿12連接運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9和第三滑塊16，其中第三滑塊16為該支鏈的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。第四連桿12通過轉(zhuǎn)動(dòng)副10與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9相鉸接，第四連桿12通過轉(zhuǎn)動(dòng)副15與第三滑塊16相鉸接。第二支鏈與第三支鏈?zhǔn)莾蓷l相同的支鏈，它們關(guān)于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是對(duì)稱布置的；第一連桿5、第二連桿6、第三連桿11和第四連桿12是等長的。該冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是通過增加一個(gè)支鏈的形式，從而增加了一個(gè)驅(qū)動(dòng)來獲得機(jī)構(gòu)的冗余驅(qū)動(dòng)，機(jī)構(gòu)工作時(shí)，三個(gè)驅(qū)動(dòng)是同時(shí)存在的。
【權(quán)利要求】
1.一種平面臥式二自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)平動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征是:機(jī)構(gòu)整體為大跨度臥式結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過三條支鏈與固定平臺(tái)相連。第一支鏈通過平行四邊形機(jī)構(gòu)連接運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和第一支鏈驅(qū)動(dòng)滑塊，第二和第三支鏈具有相同的結(jié)構(gòu)，且相對(duì)于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為對(duì)稱布置，其均通過一連桿連接運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和支鏈的驅(qū)動(dòng)滑塊。機(jī)構(gòu)共含三條支鏈、四個(gè)連桿，各連桿與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)及支鏈驅(qū)動(dòng)滑塊均為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，這四個(gè)連桿是等長的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面臥式二自由度驅(qū)動(dòng)冗余并聯(lián)平動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征是:所述的整體大跨度臥式結(jié)構(gòu)及三條支鏈的結(jié)構(gòu)及其布置方式。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK103522287SQ201310526426
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】王冰, 楊墨, 張莉英, 聶旭萌 申請(qǐng)人:北華航天工業(yè)學(xué)院