一種完全解耦3t1r并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利說明】
所屬
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于并聯(lián)機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及到一種完全解耦3T1R四自由度并聯(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和動平臺的一類機(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、剛度相對較強(qiáng)、慣性相對較小、具有較高的動態(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，其正解相對較難，所以并聯(lián)機(jī)構(gòu)的控制問題阻礙了并聯(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和動平臺組成的，所以其機(jī)構(gòu)會比串聯(lián)機(jī)構(gòu)更復(fù)雜，也會帶來機(jī)構(gòu)剛性低，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種完全解耦3T1R四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)三移一轉(zhuǎn)運(yùn)動，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、剛性差的問題。
[0005]本發(fā)明是由定平臺1、動平臺7、四條支鏈組成；第一條支鏈由圓柱副2、轉(zhuǎn)動副3、轉(zhuǎn)動副4、轉(zhuǎn)動副5、轉(zhuǎn)動副6組成；第二條支鏈由轉(zhuǎn)動副8、轉(zhuǎn)動副9、圓柱副10、轉(zhuǎn)動副11、轉(zhuǎn)動副12組成；第三條支鏈由圓柱副13、移動副14、移動副15組成；第四條支鏈由移動副16、圓柱副17、轉(zhuǎn)動副18、轉(zhuǎn)動副19、轉(zhuǎn)動副20組成。其具體的技術(shù)方案為:支鏈一由轉(zhuǎn)動副I和移動副2組成，支鏈一的轉(zhuǎn)動副I軸線與動平臺轉(zhuǎn)動軸線方向共線，移動副2方向與動平臺移動方向共線；支鏈二由轉(zhuǎn)動副3、轉(zhuǎn)動副4、轉(zhuǎn)動副5、復(fù)合運(yùn)動副(4R)6、復(fù)合運(yùn)動副(4R) 7組成，其中轉(zhuǎn)動副3和轉(zhuǎn)動副4的軸線相互平行且垂直于動平臺的移動軸線方向，轉(zhuǎn)動副5的軸線方向與動平臺的移動方向共線，復(fù)合運(yùn)動副(4R)6和復(fù)合運(yùn)動副(4R)7的移動方向不共線，其二維移動構(gòu)成的平面與動平臺的移動方向垂直。由轉(zhuǎn)動副3和轉(zhuǎn)動副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)動副。
[0006]本發(fā)明與其他技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)為:⑴本發(fā)明專利公開了完全解耦3T1R四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了三移一轉(zhuǎn)四自由度運(yùn)動，機(jī)構(gòu)采用獨(dú)立驅(qū)動支鏈理論，具有完全解耦的特點(diǎn)，同時(shí)機(jī)構(gòu)的四條支鏈分別控制機(jī)構(gòu)的四個(gè)輸出自由度，簡化了機(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)的移動驅(qū)動，機(jī)構(gòu)支鏈中盡量采用鉸鏈連接，使得機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，剛性好的特點(diǎn)。(3)本發(fā)明中提供給四條分支的驅(qū)動直接安裝在機(jī)架上，可以增加機(jī)構(gòu)運(yùn)動的穩(wěn)定性，提高機(jī)構(gòu)運(yùn)動的速度和精度，使得機(jī)構(gòu)的可操作性和可實(shí)現(xiàn)性大大增強(qiáng)。
【附圖說明】
: 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中所示，一種完全解耦3T1R四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，由定平臺1、動平臺7、四條支鏈組成；第一條支鏈由圓柱副2、轉(zhuǎn)動副3、轉(zhuǎn)動副4、轉(zhuǎn)動副5、轉(zhuǎn)動副6組成；第二條支鏈由轉(zhuǎn)動副8、轉(zhuǎn)動副9、圓柱副10、轉(zhuǎn)動副11、轉(zhuǎn)動副12組成；第三條支鏈由圓柱副13、移動副14、移動副15組成；第四條支鏈由移動副16、圓柱副17、轉(zhuǎn)動副18、轉(zhuǎn)動副19、轉(zhuǎn)動副20組成。其具體的技術(shù)方案為:支鏈一由轉(zhuǎn)動副I和移動副2組成，支鏈一的轉(zhuǎn)動副I軸線與動平臺轉(zhuǎn)動軸線方向共線，移動副2方向與動平臺移動方向共線；支鏈二由轉(zhuǎn)動副3、轉(zhuǎn)動副4、轉(zhuǎn)動副5、復(fù)合運(yùn)動副(4R) 6、復(fù)合運(yùn)動副(4R) 7組成，其中轉(zhuǎn)動副3和轉(zhuǎn)動副4的軸線相互平行且垂直于動平臺的移動軸線方向，轉(zhuǎn)動副5的軸線方向與動平臺的移動方向共線，復(fù)合運(yùn)動副(4R)6和復(fù)合運(yùn)動副(4R) 7的移動方向不共線，其二維移動構(gòu)成的平面與動平臺的移動方向垂直。由轉(zhuǎn)動副3和轉(zhuǎn)動副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)動副。其中圓柱副2的移動方向、轉(zhuǎn)動副12、移動副15、轉(zhuǎn)動副20為輸入驅(qū)動，且其直接與固定基座相連，實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的三維移動和一維轉(zhuǎn)動運(yùn)動。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種完全解耦3T1R四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，它包括定平臺1、動平臺7、四條支鏈組成；第一條支鏈由圓柱副2、轉(zhuǎn)動副3、轉(zhuǎn)動副4、轉(zhuǎn)動副5、轉(zhuǎn)動副6組成；第二條支鏈由轉(zhuǎn)動副8、轉(zhuǎn)動副9、圓柱副10、轉(zhuǎn)動副11、轉(zhuǎn)動副12組成；第三條支鏈由圓柱副13、移動副14、移動副15組成；第四條支鏈由移動副16、圓柱副17、轉(zhuǎn)動副18、轉(zhuǎn)動副19、轉(zhuǎn)動副20組成；這種并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡單、剛性好。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種完全解耦3T1R四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。其特征在于，支鏈一的圓柱副2的轉(zhuǎn)動軸線方向、轉(zhuǎn)動副3和轉(zhuǎn)動副4的轉(zhuǎn)動軸線方向相同，且與動平臺7的轉(zhuǎn)動軸線方向相同，轉(zhuǎn)動副5的轉(zhuǎn)動軸線方向和轉(zhuǎn)動副6的轉(zhuǎn)動軸線方向相同，且垂直于圓柱副2的轉(zhuǎn)動軸線方向；支鏈二中轉(zhuǎn)動副8和轉(zhuǎn)動副9的轉(zhuǎn)動軸線方向相同，垂直于動平臺7的轉(zhuǎn)動方向，圓柱副10、轉(zhuǎn)動副11和轉(zhuǎn)動副12的轉(zhuǎn)動軸線方向相同，與動平臺7的轉(zhuǎn)動軸線方向相同；支鏈三中圓柱副13的軸線方向與動平臺的轉(zhuǎn)動方向相同，移動副14和移動副15的移動方向不共線，且均垂直于圓柱副13的軸線方向；支鏈四中移動副16的移動方向、轉(zhuǎn)動副18、轉(zhuǎn)動副19、轉(zhuǎn)動副20的轉(zhuǎn)動軸線方向均相同，且與動平臺7的轉(zhuǎn)動軸線方向垂直，圓柱副17的轉(zhuǎn)動軸線方向和動平臺7的轉(zhuǎn)動軸線方向共線。
3.如權(quán)利要求1中所述的一種完全解耦3T1R四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)在于，采用獨(dú)立驅(qū)動支鏈理論，即一條支鏈控制動平臺的一個(gè)輸出自由度；且其驅(qū)動均直接安裝在接近基座處，這種機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡單，剛性好等特點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1中所述的一種完全解耦3T1R四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動副3和轉(zhuǎn)動副4，轉(zhuǎn)動副5和轉(zhuǎn)動副6，轉(zhuǎn)動副8和轉(zhuǎn)動副9，轉(zhuǎn)動副11和轉(zhuǎn)動副12，轉(zhuǎn)動副19和轉(zhuǎn)動副20均是由轉(zhuǎn)動副構(gòu)成的一個(gè)2R平行子鏈，這種2R子鏈之間不能含有其它運(yùn)動副。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種完全解耦3T1R(三移一轉(zhuǎn))并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)由四條支鏈連接動平臺和定平臺組成。第一條支鏈由圓柱副2、轉(zhuǎn)動副3、轉(zhuǎn)動副4、轉(zhuǎn)動副5、轉(zhuǎn)動副6組成；第二條支鏈由轉(zhuǎn)動副8、轉(zhuǎn)動副9、圓柱副10、轉(zhuǎn)動副11、轉(zhuǎn)動副12組成；第三條支鏈由圓柱副13、移動副14、移動副15組成；第四條支鏈由移動副16、圓柱副17、轉(zhuǎn)動副18、轉(zhuǎn)動副19、轉(zhuǎn)動副20組成；其中圓柱副2的移動方向、轉(zhuǎn)動副12、移動副15、轉(zhuǎn)動副20為輸入驅(qū)動，且其直接與固定基座相連。本發(fā)明屬于完全解耦四自由度并聯(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
【公開號】CN104875185
【申請?zhí)枴緾N201510257092
【發(fā)明人】曹毅, 陳海, 秦友蕾, 劉凱, 汪選要
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月19日