一種三轉(zhuǎn)動(dòng)解耦球面并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)其具有結(jié)構(gòu)剛度好，承載能力大，累積誤差小等特點(diǎn)，使其在機(jī)器人、虛擬軸機(jī)床、微型機(jī)械手領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但也正是強(qiáng)耦合性的存在使得并聯(lián)機(jī)構(gòu)在構(gòu)型設(shè)計(jì)、分析計(jì)算以及機(jī)構(gòu)控制方面存在諸多困難，一定程度上限制了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。
[0003]球面轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)是指通過多條支鏈來共同驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)，使其能夠繞著球心做任意軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)可廣泛應(yīng)用機(jī)器人關(guān)節(jié)、雷達(dá)天線調(diào)姿、攝像機(jī)定位等場合，國外學(xué)者如Gosselin提出的球面轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)“Agile Eye (靈巧眼)”，國內(nèi)學(xué)者也提出一些球面轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，例如公開號(hào)為CN1803410A所述的兩轉(zhuǎn)解耦球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，以及公開號(hào)為CN103895009A、CN101306534A、CN101797435A等所述的三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)。總體來說，球面轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)型式以兩轉(zhuǎn)動(dòng)的居多，而結(jié)構(gòu)簡單、控制方便的三轉(zhuǎn)動(dòng)解耦的并聯(lián)機(jī)構(gòu)則仍不多見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的完全解耦的三轉(zhuǎn)動(dòng)解耦球面并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明包括基座、動(dòng)平臺(tái)以及連接基座和動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)分支，每個(gè)分支的一端的弧形連桿的一端均通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與基座連接，其中分支一的弧形連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與直角連桿一的一端連接，該直角連桿一的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與直角連桿二的一端連接，該直角連桿二的另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，上述分之一中相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互垂直；分支二與分支三的結(jié)構(gòu)相同，這兩個(gè)分支的弧形連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與直角連桿的一端連接，該直角連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與與動(dòng)平臺(tái)連接，上述分支二和分支三中相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線分別相互垂直。
[0006]三個(gè)分支的弧形連桿均與同一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，成三角形布置，分支三中的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與分支二中的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線，分支二的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與分支三的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線，且該軸線與分支一的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直，三個(gè)分支共8個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線均交于一點(diǎn)，該點(diǎn)即為動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)中心。
[0007]分支一的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副處安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在基座上，輸出端與三個(gè)弧形連桿聯(lián)接處相連，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線；分支二的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副處安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在第二和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的直角連桿上，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與分支二的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線；分支三的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副處安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在分支三的弧形連桿上，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與分支三的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0009]結(jié)構(gòu)簡單、輕便，解耦運(yùn)動(dòng)均是通過轉(zhuǎn)動(dòng)副來實(shí)現(xiàn)的，即克服了傳統(tǒng)三轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制復(fù)雜、強(qiáng)耦合性、分析計(jì)算繁瑣的缺點(diǎn)，又保留了并聯(lián)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]在圖1所示的三轉(zhuǎn)動(dòng)解耦球面并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)示意圖中，每個(gè)分支的一端的弧形連桿的一端均通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副R1與基座8連接，分支一的弧形連桿I的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副R12與直角連桿一 2的一端連接，該直角連桿一的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副R13與直角連桿二 3的一端連接，該直角連桿二的另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副R14與動(dòng)平臺(tái)9連接，上述分之一中相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互垂直；分支二的弧形連桿4的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副R22與直角連桿5的一端連接，該直角連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副R23與與動(dòng)平臺(tái)9連接，上述分支二中相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互垂直；分支三的弧形連桿6的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副R32與直角連桿7的一端連接，該直角連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副R33與與動(dòng)平臺(tái)9連接，上述分支三中相鄰連接的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互垂直。
[0012]三個(gè)分支的弧形連桿均與同一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副R1連接，成三角形布置，分支三中的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副R32與分支二中的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副R22軸線共線，分支二的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副R23與分支三的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副R33軸線共線，且該軸線與分支一的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副R14軸線垂直，三個(gè)分支共8個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線均交于動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)中心O。
[0013]分支一的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副R1處安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在基座上，輸出端與三個(gè)弧形連桿聯(lián)接處相連，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線；分支二的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副R23處安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在第二和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的直角連桿上，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與分支二的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線；分支三的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副R32處安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在分支三的弧形連桿上，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與分支三的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線。通過控制與轉(zhuǎn)動(dòng)副R1、R23、R32軸線分別共線的三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，就可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)繞％、R23、R32軸線的三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，且三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為完全解親的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三轉(zhuǎn)動(dòng)解耦球面并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，它包括基座、動(dòng)平臺(tái)以及連接基座和動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)分支，其特征在于:每個(gè)分支的一端的弧形連桿的一端均通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與基座連接，其中分支一的弧形連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與直角連桿一的一端連接，該直角連桿一的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與直角連桿二的一端連接，該直角連桿二的另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，上述分支一中相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互垂直；分支二與分支三的結(jié)構(gòu)相同，這兩個(gè)分支的弧形連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與直角連桿的一端連接，該直角連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與與動(dòng)平臺(tái)連接，上述分支二和分支三中相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線分別相互垂直；三個(gè)分支的弧形連桿均與同一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，成三角形布置，分支三中的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與分支二中的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線，分支二的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與分支三的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線，且該軸線與分支一的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直，三個(gè)分支共8個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線均交于一點(diǎn)，該點(diǎn)即為動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)中心。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三轉(zhuǎn)動(dòng)解耦球面并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于:在所述分支一的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副處安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在基座上，輸出端與三個(gè)弧形連桿聯(lián)接處相連，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線；在所述分支二的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副處安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在第二和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的直角連桿上，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與分支二的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線；在所述分支三的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副處安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在分支三的弧形連桿上，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與分支三的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線。
【專利摘要】一種三轉(zhuǎn)動(dòng)解耦球面并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，它包括基座、動(dòng)平臺(tái)以及連接基座和動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)分支，每個(gè)分支的一端的弧形連桿均通過同一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與基座連接，其中分支一的弧形連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與直角連桿一的一端連接，該直角連桿一的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與直角連桿二的一端連接，該直角連桿二的另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，上述分支一中相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互垂直；分支二與分支三的結(jié)構(gòu)相同，這兩個(gè)分支的弧形連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與直角連桿的一端連接，該直角連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，上述分支二和分支三中相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線分別相互垂直。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、易于控制，能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的完全解耦。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號(hào)】CN104889976
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510282325
【發(fā)明人】曾達(dá)幸, 王華明, 蘇永林
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日