工作空間可調(diào)的加強型三自由度并聯(lián)機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三自由度并聯(lián)機構(gòu)，尤其是一種由移動副、轉(zhuǎn)動副和球面副構(gòu)成的三自由度并聯(lián)機構(gòu)，屬于機器人應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]工作空間是評價機器人性能的重要指標(biāo)參數(shù)，其形狀與大小對機器人的工作能力及應(yīng)用范圍有著極其重要的影響。但是，與串聯(lián)機器人相比，并聯(lián)機器人的工作空間相對小，因此，對并聯(lián)機器人/機構(gòu)工作空間特性的研究就顯得尤為重要。在并聯(lián)機器人/機構(gòu)大家族中，3-PRS并聯(lián)機構(gòu)作為少自由度并聯(lián)機器人/機構(gòu)的典型代表之一，雖然只有3個自由度，但是由于機械結(jié)構(gòu)與控制部分相對簡單，它的一些特殊構(gòu)型已在工業(yè)生產(chǎn)中得到了成功應(yīng)用。它屬于一類并聯(lián)機構(gòu)，由3個分支組成，每個分支都包含一個移動副(P)、一個轉(zhuǎn)動副(R)與一個球面副(S)。3-PRS并聯(lián)機構(gòu)有大量的構(gòu)型，不同構(gòu)型下工作空間的形狀千差萬別；不同結(jié)構(gòu)尺寸下，工作空間的大小差異巨大。3-PRS并聯(lián)機構(gòu)的工作精度隨著工作空間中位姿的不同而變化。影響工作精度的因素很多，包括零部件的加工誤差、使用過程中的磨損、溫度變化導(dǎo)致的熱脹冷縮、運動副各個部分之間必要的間隙、負載引起的受力變形等。由于并聯(lián)機構(gòu)中分支之間的耦合，末端位姿誤差并不是各個誤差源的簡單疊加或簡單的顯式函數(shù)關(guān)系，誤差之間存在著很強的相關(guān)性，建立準(zhǔn)確的理論上的誤差傳遞模型非常困難。因此，需要盡可能地在不同構(gòu)型、不同尺寸下進行研究，采用工作空間或構(gòu)型可調(diào)的并聯(lián)機構(gòu)則不用重復(fù)加工機械部分、降低實驗硬件成本與時間成本。專利《工作空間可調(diào)的三自由度并聯(lián)機構(gòu)及其調(diào)整方法》(申請?zhí)?201410618331.1)針對一種特定的機構(gòu)類型(連桿布置形式)，提供了一種工作空間可調(diào)的3-PRS并聯(lián)機構(gòu)，在這種特定的構(gòu)型下可以調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)尺寸，極大地方便了研究。但是，機構(gòu)可調(diào)帶來了一些新的問題，例如，調(diào)節(jié)部件使立柱等主要部分的工作剛度減小，導(dǎo)致精度下降、承載力減??；通過加大調(diào)節(jié)部分及立柱尺寸等方法可以增大剛度，但這又導(dǎo)致了機構(gòu)笨重，不方便調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對一類機構(gòu)類型、工作空間可調(diào)的3-PRS并聯(lián)機構(gòu)由于調(diào)節(jié)部件導(dǎo)致工作剛度減小、或增大尺寸導(dǎo)致機構(gòu)笨重的技術(shù)問題，提供了一種工作空間可調(diào)的加強型3-PRS并聯(lián)機構(gòu)，在調(diào)節(jié)過程中加強部件隨著立柱的位置變化動態(tài)可調(diào)，在保證調(diào)節(jié)靈活性的同時，增大了機構(gòu)的工作剛度，有效地解決了上述技術(shù)問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種工作空間可調(diào)的加強型三自由度并聯(lián)機構(gòu)，包括定平臺1、動平臺2、第一支鏈3、第二支鏈4和第三支鏈5 ;第一支鏈3、第二支鏈4和第三支鏈5中的每一個支鏈均包括以下部件:第一調(diào)節(jié)部件31，41，51、第一立柱32，42，52、第一移動副33，43，53、第一轉(zhuǎn)動副34，44，54、第一連桿35，45，55、第一球面副36，46，56 ;上述每個支鏈中所包括的部件的聯(lián)接結(jié)構(gòu)為:第一調(diào)節(jié)部件31，41，51水平安裝在定平臺I上，第一調(diào)節(jié)部件31，41，51上安裝第一立柱32，42，52，第一立柱32，42，52垂直于定平臺1，第一移動副33，43，53與第一立柱32，42，52聯(lián)接，第一移動副33，43，53的軸線與定平臺I的上平面垂直，第一移動副33，43，53與第一轉(zhuǎn)動副34，44，54聯(lián)接，第一轉(zhuǎn)動副34，44，54的軸線與定平臺I的上平面平行，第一連桿35，45，55的一端與第一轉(zhuǎn)動副34，44，54聯(lián)接，第一連桿35，45，55的另一端與第一球面副36，46，56聯(lián)接，第一球面副36，46，56安裝在動平臺2上；調(diào)節(jié)部件31，41，51兩兩成120°夾角分布；
所述并聯(lián)機構(gòu)還包括加強部件6，加強部件6包括聯(lián)接塊61與加強桿62，聯(lián)接塊61包括第一聯(lián)接塊611、第二聯(lián)接塊612、第三聯(lián)接塊613 ; 3個聯(lián)接塊611，612，613中的每個聯(lián)接塊上均設(shè)置了 4個雙凸耳結(jié)構(gòu)，每個所述雙凸耳結(jié)構(gòu)上設(shè)置了兩個結(jié)構(gòu)完全相同的同軸的鉸制孔螺栓安裝孔，4個雙凸耳結(jié)構(gòu)上的所述鉸制孔螺栓安裝孔的軸線都互相平行；每個聯(lián)接塊上的4個所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的布置方式為:每個聯(lián)接塊的相互平行的左側(cè)面與右側(cè)面的上邊緣處分別設(shè)置一個所述雙凸耳結(jié)構(gòu)，與所述左側(cè)面與所述右側(cè)面都垂直的前面的左下角與右下角分別設(shè)置一個所述雙凸耳結(jié)構(gòu)；
加強桿62包括3個小加強桿621與3個大加強桿622，上述6個加強桿均為長度可調(diào)的伸縮桿，6個加強桿中的每一個加強桿的兩端均設(shè)置了一個所述鉸制孔螺栓安裝孔，兩端的所述鉸制孔螺栓安裝孔的結(jié)構(gòu)完全相同并且軸線互相平行；
第一聯(lián)接塊611安裝在第一立柱32的靠近定平臺I的邊緣的面上，第二聯(lián)接塊612安裝在第二立柱42的靠近定平臺I的邊緣的面上，第三聯(lián)接塊613安裝在第三立柱52的靠近定平臺I的邊緣的面上；
第一小加強桿621的一端通過鉸制孔螺栓安裝在第一聯(lián)接塊611的所述右側(cè)面上的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的所述鉸制孔螺栓安裝孔上，另一端通過鉸制孔螺栓安裝在第二聯(lián)接塊612的所述左側(cè)面上的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的所述鉸制孔螺栓安裝孔上；
第二小加強桿621的一端通過鉸制孔螺栓安裝在第二聯(lián)接塊612的所述右側(cè)面上的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的所述鉸制孔螺栓安裝孔上，另一端通過鉸制孔螺栓安裝在第三聯(lián)接塊613的所述左側(cè)面上的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的所述鉸制孔螺栓安裝孔上；
第三小加強桿621的一端通過鉸制孔螺栓安裝在第三聯(lián)接塊613的所述右側(cè)面上的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的所述鉸制孔螺栓安裝孔上，另一端通過鉸制孔螺栓安裝在第一聯(lián)接塊611的所述左側(cè)面上的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的所述鉸制孔螺栓安裝孔上；
第一大加強桿622的一端通過鉸制孔螺栓安裝在第一聯(lián)接塊611的所述前面上的右下角的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的所述鉸制孔螺栓安裝孔上，另一端通過鉸制孔螺栓安裝在第二聯(lián)接塊612的所述前面上的左下角的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的所述鉸制孔螺栓安裝孔上；
第二大加強桿622的一端通過鉸制孔螺栓安裝在第二聯(lián)接塊612的所述前面上的右下角的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的所述鉸制孔螺栓安裝孔上，另一端通過鉸制孔螺栓安裝在第三聯(lián)接塊613的所述前面上的左下角的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的所述鉸制孔螺栓安裝孔上；
第三大加強桿622的一端通過鉸制孔螺栓安裝在第三聯(lián)接塊613的所述前面上的右下角的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的所述鉸制孔螺栓安裝孔上，另一端通過鉸制孔螺栓安裝在第一聯(lián)接塊611的所述前面上的左下角的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)的所述鉸制孔螺栓安裝孔上。
[0005]進一步，所述前面左下角的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)與所述前面的夾角為150°，與所述左側(cè)面的夾角為120° ;所述前面右下角的所述雙凸耳結(jié)構(gòu)與所述前面的夾角為150°，與所述右側(cè)面的夾角為120°。
[0006]進一步，3個小加強桿621與3個大加強桿622均為圓弧形的長度可調(diào)的伸縮桿，6個加強桿62中每個加強桿的兩端的所述鉸制孔螺栓安裝孔的軸線垂直于加強桿的圓弧所在平面。
[0007]進一步，加強桿62中3個小加強桿621與3個大加強桿622中的每個加強桿均包括:滑槽部分6211，6221和滑塊部分6212，6222