六自由度部分解耦并聯(lián)機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種機器人領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種六自由度部分解耦并聯(lián)機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機構(gòu)通常由動平臺和固定平臺通過多條支鏈聯(lián)結(jié)而成，較串聯(lián)機構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度、承載能力強、累積誤差小等優(yōu)點，故得到廣泛的工程實際應用中。
[0003]現(xiàn)有大多數(shù)六自由度并聯(lián)機構(gòu)不具有解耦特征，控制較為復雜，較難滿足工程實際應用要求；目前大多數(shù)六自由度并聯(lián)機構(gòu)均具有6條鏈，這不僅限制了動平臺的工作空間，而且增加材料，使結(jié)構(gòu)更為復雜。
[0004]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN104626099A，公開(公告)日2015.05.20，公開了一種完全解耦的三轉(zhuǎn)動三移動六自由度混聯(lián)機構(gòu)，其機座與中間平臺一之間由三個結(jié)構(gòu)相同的分支連接，該分支由四個運動副組成，分別是直線驅(qū)動移動副，轉(zhuǎn)動副，直線移動副或轉(zhuǎn)動副及萬向鉸或轉(zhuǎn)動副。中間平臺一和中間平臺二間由一個轉(zhuǎn)動副連接，中間平臺二與動平臺間由RPS分支、PSPR分支、PS分支和SPS分支連接。但該技術(shù)的支鏈、運動構(gòu)件和運動副較多且具有三個平臺，這使得結(jié)構(gòu)復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種六自由度部分解耦并聯(lián)機構(gòu)，其動平臺的轉(zhuǎn)動特征與移動特征具有轉(zhuǎn)動移動完全解耦的特點，并且本發(fā)明具有支鏈少，結(jié)構(gòu)簡單，易于裝配，機構(gòu)性能高，易于控制。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明包括:動平臺、基座以及三條支鏈，其中:支鏈的一端均與基座活動連接，另一端與動平臺轉(zhuǎn)動連接，使得動平臺作三維移動或繞固定點O作球面三自由度轉(zhuǎn)動。
[0008]所述的活動連接是指:三條支鏈均通過萬向鉸或圓柱運動副與基座相連。
[0009]所述的三條支鏈結(jié)構(gòu)相同，均包括:一個運動機構(gòu)以及一個轉(zhuǎn)動機構(gòu)，其中:轉(zhuǎn)動機構(gòu)的兩端分別與動平臺和運動機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接并構(gòu)成兩個轉(zhuǎn)動副，運動機構(gòu)的另一端與基座活動連接。
[0010]所述的轉(zhuǎn)動機構(gòu)采用弧形移動副或兩個轉(zhuǎn)動連接的弧形桿實現(xiàn)，該轉(zhuǎn)動機構(gòu)本身構(gòu)成一個移動副或一個轉(zhuǎn)動副。
[0011]所述的運動機構(gòu)通過直線移動副、單根直連桿或轉(zhuǎn)動連接的直連桿實現(xiàn)。
[0012]所述的支鏈均通過移動副驅(qū)動。
技術(shù)效果
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明大幅度減少支鏈的數(shù)量，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝配容易，剛度好，機構(gòu)運動靈活，動平臺的轉(zhuǎn)動特征與移動特征完全解親。
【附圖說明】
[0014]圖1為實施例1結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為實施例2結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖3為實施例3結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖4為實施例4結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖5為實施例5結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖中:1為基座、2、3為直連桿、4下弧形桿、5為上弧形桿、6為動平臺、LI?L3為支鏈、PR為弧形移動副、Pl?P3為直線移動副、Rll?R31為轉(zhuǎn)動副、U萬向鉸、C圓柱運動副。
【具體實施方式】
[0020]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0021]如圖1所示，本實施例包括:動平臺6、基座I以及三條支鏈LI?L3，其中:支鏈LI?L3的一端均與基座I活動連接，另一端與動平臺6轉(zhuǎn)動連接，使得動平臺6作二維移動或繞固定點O作球面三自由度轉(zhuǎn)動。
[0022]本實施例中三條支鏈LI?L3均包括:一個直線移動副Pl以及一個圓柱運動副PR，其中:轉(zhuǎn)動機構(gòu)的兩端分別與動平臺6和運動機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接并構(gòu)成兩個轉(zhuǎn)動副Rl、R2，直線移動副Pl的另一端與基座I通過圓柱運動副C轉(zhuǎn)動連接。
[0023]所述的支鏈LI?L3均通過直線移動副Pl或圓柱運動副PR驅(qū)動。
[0024]所述的弧形移動副PR包括:相互活動連接的下弧形桿5和上弧形桿6，其中:下弧形桿5的一端與動平臺6轉(zhuǎn)動連接，上弧形桿6的一端與運動機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接。
[0025]每一條支鏈上的轉(zhuǎn)動副軸線均相交于一點O，即三條支鏈LI?L3上的6個轉(zhuǎn)動副的軸線匯聚于一點。
[0026]本裝置中，所述的動平臺的三維轉(zhuǎn)動特征主要與弧形移動副PR驅(qū)動有關(guān)；點O的三維移動特征僅與移動副P驅(qū)動有關(guān)，而與弧形移動副PR驅(qū)動無關(guān)；動平臺的轉(zhuǎn)動特征與移動特征具有部分解耦等優(yōu)點。
實施例2
[0027]如圖2所示，本實施例與實施例1相比，所述的直線移動副Pl替換為兩個套接的直連桿，該直連桿本身構(gòu)成一個移動副P ;且所述的圓柱運動副PR替換為兩個轉(zhuǎn)動連接的弧形桿4、5，該轉(zhuǎn)動連接本身構(gòu)成一個移動副R2，弧形桿兩端分別與動平臺6轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副R3、與移動副P轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副Rl。
[0028]本實施例所具有的技術(shù)效果相比實施例1:其剛度更大，更易于控制。
實施例3
[0029]如圖3所示，本實施例與實施例2相比，所述的移動副P替換為兩個轉(zhuǎn)動連接的直連桿，該轉(zhuǎn)動連接本身構(gòu)成一個轉(zhuǎn)動副Rl。
[0030]本實施例所具有的技術(shù)效果相比實施例2:因為轉(zhuǎn)動副較移動副，更易于制造，故此機構(gòu)更容易實現(xiàn)其運動；
實施例4
[0031]如圖4所示，本實施例與實施例2相比，所述的移動副P替換為一根直連桿，該直連桿的兩端分別與所述的弧形桿轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副R2，與基座I通過萬向鉸U轉(zhuǎn)動連接并構(gòu)成轉(zhuǎn)動副Rl。
[0032]本實施例所具有的技術(shù)效果相比實施例2:因為萬向鉸較圓柱副，結(jié)構(gòu)更緊湊，更易于制造，故此機構(gòu)結(jié)構(gòu)更緊湊，更易實現(xiàn)其運動；
實施例5
[0033]如圖5所示，本實施例與實施例2相比，所述的圓柱運動副C替換為移動副P1，三條支鏈的一端與對應移動副Pl轉(zhuǎn)動連接并構(gòu)成轉(zhuǎn)動副Rl。
[0034]本實施例所具有的技術(shù)效果相比實施例2:其運動副均為單自由度運動副，結(jié)構(gòu)簡單，方便實現(xiàn)所要求的運動。
【主權(quán)項】
1.一種六自由度部分解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征在于，包括:動平臺、基座以及三條支鏈，其中:支鏈的一端均與基座活動連接，另一端與動平臺轉(zhuǎn)動連接，所述的三條支鏈結(jié)構(gòu)相同，均包括:一個運動機構(gòu)以及一個轉(zhuǎn)動機構(gòu)，所述的活動連接是指:三條支鏈均通過萬向鉸或圓柱運動副與基座相連，從而使得動平臺作三維移動或繞固定點O作球面三自由度轉(zhuǎn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度部分解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征是，所述的轉(zhuǎn)動機構(gòu)的兩端分別與動平臺和運動機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接并構(gòu)成兩個轉(zhuǎn)動副，運動機構(gòu)的另一端與基座活動連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度部分解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征是，所述的轉(zhuǎn)動機構(gòu)采用弧形移動副或兩個轉(zhuǎn)動連接的弧形桿實現(xiàn)，該轉(zhuǎn)動機構(gòu)本身構(gòu)成一個移動副或一個轉(zhuǎn)動副。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度部分解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征是，所述的運動機構(gòu)通過直線移動副、單根直連桿或轉(zhuǎn)動連接的直連桿實現(xiàn)。5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的六自由度部分解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征是，所述的支鏈均通過移動副驅(qū)動。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的五自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征是，所述的弧形移動副包括:相互活動連接的下弧形桿和上弧形桿，其中:下弧形桿的一端與動平臺轉(zhuǎn)動連接，上弧形桿的一端與運動機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征是，每一條支鏈上的轉(zhuǎn)動副軸線均相交于一點，即三條支鏈上的6個轉(zhuǎn)動副的軸線匯聚于一點。
【專利摘要】一種六自由度部分解耦并聯(lián)機構(gòu)，包括：動平臺、基座以及三條支鏈，其中：支鏈的一端均與基座活動連接，另一端與動平臺轉(zhuǎn)動連接，所述的三條支鏈結(jié)構(gòu)相同，均包括：一個運動機構(gòu)以及一個轉(zhuǎn)動機構(gòu)，所述的活動連接是指：三條支鏈均通過萬向鉸或圓柱運動副與基座相連，從而使得動平臺作三維移動或繞固定點O作球面三自由度轉(zhuǎn)動；所述的動平臺的三維轉(zhuǎn)動特征主要與弧形移動副PR驅(qū)動有關(guān)；點O的三維移動特征僅與移動副P驅(qū)動有關(guān)，而與弧形移動副PR驅(qū)動無關(guān)；動平臺的轉(zhuǎn)動特征與移動特征具有部分解耦等優(yōu)點。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN104985590
【申請?zhí)枴緾N201510387642
【發(fā)明人】郭為忠, 林榮富, 高峰
【申請人】上海交通大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月2日