一種無(wú)奇異完全各向同性二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利說(shuō)明】
所屬
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于并聯(lián)機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及到一種無(wú)奇異完全各向同性一移動(dòng)一轉(zhuǎn)動(dòng)二自
由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0001]并聯(lián)機(jī)構(gòu)是指由若干條支鏈連接定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)的一類機(jī)構(gòu)，與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如承載能力高、剛度相對(duì)較強(qiáng)、慣性相對(duì)較小、具有較高的動(dòng)態(tài)性等。因此并聯(lián)機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航天、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中，其中Delta機(jī)構(gòu)在工業(yè)上已得到廣泛應(yīng)用。
[0002]串聯(lián)機(jī)構(gòu)的正解容易，串聯(lián)機(jī)構(gòu)的控制簡(jiǎn)單，在工業(yè)上的應(yīng)用非常廣泛。并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，其正解相對(duì)較難，所以并聯(lián)機(jī)構(gòu)的控制問(wèn)題阻礙了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用發(fā)展。
[0003]并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由若干條支鏈連接定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)組成的，所以其機(jī)構(gòu)會(huì)比串聯(lián)機(jī)構(gòu)更復(fù)雜，也會(huì)帶來(lái)機(jī)構(gòu)剛性低，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)奇異完全各向同性一移動(dòng)一轉(zhuǎn)動(dòng)二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，解決目前并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在的解耦性難、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、剛性差的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明是由固定基座8、動(dòng)平臺(tái)操作器末端9、支鏈一和支鏈二組成。其具體的技術(shù)方案為:支鏈一由轉(zhuǎn)動(dòng)副I和移動(dòng)副2組成，支鏈一的轉(zhuǎn)動(dòng)副I軸線與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向共線，移動(dòng)副2方向與動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)方向共線；支鏈二由轉(zhuǎn)動(dòng)副3、轉(zhuǎn)動(dòng)副4、轉(zhuǎn)動(dòng)副5、轉(zhuǎn)動(dòng)副6、復(fù)合運(yùn)動(dòng)副(4R)7組成，其中轉(zhuǎn)動(dòng)副3和轉(zhuǎn)動(dòng)副4的軸線相互平行且垂直于動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)軸線方向，轉(zhuǎn)動(dòng)副5、轉(zhuǎn)動(dòng)副6的軸線方向相互平行，其方向均與動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)方向共線，復(fù)合運(yùn)動(dòng)副(4R)7的移動(dòng)方向與轉(zhuǎn)動(dòng)副5和轉(zhuǎn)動(dòng)副6的軸線均相互垂直。由轉(zhuǎn)動(dòng)副3和轉(zhuǎn)動(dòng)副4構(gòu)成的一個(gè)2R平行子鏈，其2R子鏈之間不能含有其它運(yùn)動(dòng)副。
[0006]本發(fā)明與其他技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)為:(1)本發(fā)明專利公開(kāi)了一種無(wú)奇異完全各向同性二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一移一轉(zhuǎn)兩自由度運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)支鏈理論，具有完全解耦，完全各向同性的特點(diǎn)，同時(shí)機(jī)構(gòu)的兩條支鏈分別控制機(jī)構(gòu)的兩個(gè)輸出自由度，形成單閉環(huán)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜度，增加了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。(2)機(jī)構(gòu)采用2R平行子鏈代替一般機(jī)構(gòu)的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)，使得機(jī)構(gòu)支鏈二全部由轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)成，支鏈二全都采用鉸鏈連接，使得機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，剛性好的特點(diǎn)。(3)本發(fā)明中提供給兩分支的驅(qū)動(dòng)均為轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且驅(qū)動(dòng)直接安裝在機(jī)架上，可以增加機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，提高機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的速度和精度，使得機(jī)構(gòu)的可操作性和可實(shí)現(xiàn)性大大增強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
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圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖【具體實(shí)施方式】:
如圖1中所不，一種無(wú)奇異完全各向同性一轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，由固定基座8、動(dòng)平臺(tái)操作器末端9、支鏈一和支鏈二組成。支鏈一由轉(zhuǎn)動(dòng)副I和移動(dòng)副2組成，支鏈一的轉(zhuǎn)動(dòng)副I軸線與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向共線，移動(dòng)副2方向與動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)方向共線；支鏈二由轉(zhuǎn)動(dòng)副3、轉(zhuǎn)動(dòng)副4、轉(zhuǎn)動(dòng)副5、轉(zhuǎn)動(dòng)副6、復(fù)合運(yùn)動(dòng)副(4R)7組成，其中轉(zhuǎn)動(dòng)副3和轉(zhuǎn)動(dòng)副4的軸線相互平行且垂直于動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)軸線方向，轉(zhuǎn)動(dòng)副5、轉(zhuǎn)動(dòng)副6的軸線方向相互平行，其方向均與動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)方向共線，復(fù)合運(yùn)動(dòng)副(4R)7的移動(dòng)方向與轉(zhuǎn)動(dòng)副5和轉(zhuǎn)動(dòng)副6的軸線均相互垂直。由轉(zhuǎn)動(dòng)副3和轉(zhuǎn)動(dòng)副4構(gòu)成的一個(gè)2R平行子鏈，其2R子鏈之間不能含有其它運(yùn)動(dòng)副。兩支鏈均采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)副I和轉(zhuǎn)動(dòng)副3的位置，實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的一維移動(dòng)和一維轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)奇異完全各向同性二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，它包括定平臺(tái)8、動(dòng)平臺(tái)操作器末端9、支鏈一、支鏈二組成；支鏈一由轉(zhuǎn)動(dòng)副I和移動(dòng)副2組成，支鏈二由轉(zhuǎn)動(dòng)副3、轉(zhuǎn)動(dòng)副4、轉(zhuǎn)動(dòng)副5、轉(zhuǎn)動(dòng)副6、復(fù)合運(yùn)動(dòng)副(4R) 7組成，這種并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡(jiǎn)單、剛性好。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)奇異完全各向同性一移動(dòng)一轉(zhuǎn)動(dòng)二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于，支鏈一的轉(zhuǎn)動(dòng)副I軸線與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向共線，移動(dòng)副2方向與動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)方向共線；支鏈二的轉(zhuǎn)動(dòng)副3和轉(zhuǎn)動(dòng)副4的軸線相互平行且垂直于動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)軸線方向，轉(zhuǎn)動(dòng)副5、轉(zhuǎn)動(dòng)副6的軸線方向相互平行，其方向均與動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)方向共線，復(fù)合運(yùn)動(dòng)副(4R)7的移動(dòng)方向與轉(zhuǎn)動(dòng)副5和轉(zhuǎn)動(dòng)副6的軸線均相互垂直。
3.如權(quán)利要求1中所述的一種無(wú)奇異完全各向同性一移動(dòng)一轉(zhuǎn)動(dòng)二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)在于，采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)支鏈理論，即一條支鏈控制動(dòng)平臺(tái)的一個(gè)輸出自由度；且其驅(qū)動(dòng)副均采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，直接安裝在接近基座處，這種機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡(jiǎn)單，剛性好等特點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1中所述的一種無(wú)奇異完全各向同性一移動(dòng)一轉(zhuǎn)動(dòng)二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，支鏈二中由轉(zhuǎn)動(dòng)副3和轉(zhuǎn)動(dòng)副4構(gòu)成了一個(gè)2R平行子鏈，其2R子鏈之間不能含有其它運(yùn)動(dòng)副。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)奇異完全各向同性二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)由兩條支鏈連接動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)組成，采用支鏈獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制理論。第一條支鏈由轉(zhuǎn)動(dòng)副1、移動(dòng)副2組成，其中移動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向平行；第二條支鏈由轉(zhuǎn)動(dòng)副3、轉(zhuǎn)動(dòng)副4、轉(zhuǎn)動(dòng)副5、轉(zhuǎn)動(dòng)副6、復(fù)合運(yùn)動(dòng)副(4R)7組成，其中轉(zhuǎn)動(dòng)副3和轉(zhuǎn)動(dòng)副4的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相互平行，轉(zhuǎn)動(dòng)副5、6、的軸線相互平行。其中轉(zhuǎn)動(dòng)副1和轉(zhuǎn)動(dòng)副3為輸入驅(qū)動(dòng)，且其直接與固定基座相連。本發(fā)明屬于完全解耦、完全各向同性并聯(lián)機(jī)構(gòu)，可用于并聯(lián)機(jī)構(gòu)、工業(yè)機(jī)器人、微操作等領(lǐng)域，具有結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡(jiǎn)單、剛性好等特點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】B25J9-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104875183
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510257044
【發(fā)明人】曹毅, 陳海, 秦友蕾, 丁銳, 汪選要
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月19日