一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于機(jī)器人和空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
[0002]【背景技術(shù)】并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，使機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)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)的零部件數(shù)目較串聯(lián)構(gòu)造平臺(tái)大幅減少，且具有剛度大、運(yùn)動(dòng)速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
[0003]并聯(lián)機(jī)構(gòu)從最初的具有六個(gè)自由度的Stewart機(jī)構(gòu)，發(fā)展出各種少自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)以其結(jié)構(gòu)簡單，制造和控制成本相對較低等優(yōu)勢，得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授權(quán)的發(fā)明專利CN103056870A，該機(jī)構(gòu)包括定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)以及連接這兩個(gè)平臺(tái)的三個(gè)運(yùn)動(dòng)分支，其第一運(yùn)動(dòng)分支與第二運(yùn)動(dòng)分支結(jié)構(gòu)完全相同，分別由依次連接的兩轉(zhuǎn)動(dòng)副和球面副組成，第三分支由球面副和依次連接的兩轉(zhuǎn)動(dòng)副組成。發(fā)明專利CN101791804B的結(jié)構(gòu)較為簡單。它們的不足之處:球面副加工困難，價(jià)格昂貴，球面副的轉(zhuǎn)角也較小，但動(dòng)平臺(tái)的偏轉(zhuǎn)角度難以達(dá)到±90°，驅(qū)動(dòng)與控制困難。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)平臺(tái)位姿空間大、承載能力強(qiáng)、易于驅(qū)動(dòng)與控制的兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明主要由動(dòng)平臺(tái)、機(jī)架以及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C組成。
[0006]支鏈A從動(dòng)平臺(tái)到機(jī)架包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副A、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A、移動(dòng)副A、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A，上述運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接;其中，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線平行，移動(dòng)副A的移動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線垂直。
[0007]支鏈B從動(dòng)平臺(tái)到機(jī)架包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副B、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B、移動(dòng)副B、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副B，上述運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接;其中，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線平行，移動(dòng)副B的移動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線垂直。
[0008]支鏈C從動(dòng)平臺(tái)到機(jī)架包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副C、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C、移動(dòng)副C、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副C，上述運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接;其中，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線平行，移動(dòng)副C的移動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線垂直。
[0009]上述中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線和第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線相交于一點(diǎn)A，上述中的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線相交于一點(diǎn)B，A點(diǎn)和B點(diǎn)不重合。
[0010]進(jìn)一步地，移動(dòng)副A、移動(dòng)副B和移動(dòng)副C中的任意I個(gè)、2個(gè)或3個(gè)被對應(yīng)的替換為轉(zhuǎn)動(dòng)副AR、轉(zhuǎn)動(dòng)副BR和轉(zhuǎn)動(dòng)副CR，動(dòng)平臺(tái)均可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度。上述中，轉(zhuǎn)動(dòng)副AR的移動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線皆異面垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)副BR的移動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線皆異面垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)副CR的移動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線皆異面垂直。
[0011]在使用本發(fā)明時(shí)，注意保證支鏈A、支鏈B及支鏈C中的運(yùn)動(dòng)副的幾何關(guān)系。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):該并聯(lián)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)空間兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)，動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)空間大，可以達(dá)到±90°，承載能力強(qiáng)。該機(jī)構(gòu)中均為低副，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和組裝，易于驅(qū)動(dòng)與控制。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例4平臺(tái)偏轉(zhuǎn)90°(或-90°)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為本發(fā)明局部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]如圖1、圖5所示，一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由動(dòng)平臺(tái)1、機(jī)架2以及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C組成。
[0020]支鏈A從動(dòng)平臺(tái)I到機(jī)架2包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Al、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2、移動(dòng)副A5、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A3及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A4，這些運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A3的軸線平行，移動(dòng)副A5的移動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2的軸線方向垂直。支鏈B與支鏈C的結(jié)構(gòu)組成皆同支鏈A。
[0021]第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Al的軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2的軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副BI的軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B2的軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Cl的軸線和第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C2的軸線相交于一點(diǎn)A，第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A4的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A3的軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副B4的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B3的軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副C4的軸線和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C3的軸線相交于一點(diǎn)B，A點(diǎn)和B點(diǎn)不重合。
[0022]實(shí)施例2
[0023]如圖2、圖5所示，一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由動(dòng)平臺(tái)1、機(jī)架2以及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C組成。
[0024]支鏈A從動(dòng)平臺(tái)I到機(jī)架2包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Al、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2、轉(zhuǎn)動(dòng)副AR5、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A3及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A4，這些運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)畐IJA3的軸線平行，轉(zhuǎn)動(dòng)副A5的軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2的軸線異面垂直。
[0025]支鏈B從動(dòng)平臺(tái)I到機(jī)架2包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副B1、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B2、移動(dòng)副B5、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B3及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副B4，這些運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B2的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B3的軸線相交，移動(dòng)副B5的移動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B2的軸線方向垂直。支鏈C的結(jié)構(gòu)組成同支鏈B。
[0026]第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Al的軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2的軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副BI的軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B2的軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Cl的軸線和第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C2的軸線相交于一點(diǎn)A，第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A4的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A3的軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副B4的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B3的軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副C4的軸線和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C3的軸線相交于一點(diǎn)B，A點(diǎn)和B點(diǎn)不重合。
[0027]實(shí)施例3
[0028]如圖3、圖5所示，一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由動(dòng)平臺(tái)1、機(jī)架2以及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C組成。
[0029]支鏈A從動(dòng)平臺(tái)I到機(jī)架2包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Al、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2、轉(zhuǎn)動(dòng)副AR5、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A3及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A4，這些運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A3的軸線平行，轉(zhuǎn)動(dòng)副A5的移動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2的軸線異面垂直。支鏈C的結(jié)構(gòu)組成同支鏈A。
[0030]支鏈B從動(dòng)平臺(tái)I到機(jī)架2包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副B1、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B2、移動(dòng)副B5、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B3及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副B4，這些運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B2的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B3的軸線平行，移動(dòng)副B5的運(yùn)動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B2的軸線垂直。
[0031]第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Al的軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2的軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副BI的軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B2的軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Cl的軸線和第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C2的軸線相交于一點(diǎn)A，第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A4的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A3的軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副B4的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B3的軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副C4的軸線和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C3的軸線相交于一點(diǎn)B，A點(diǎn)和B點(diǎn)不重合。
[0032]實(shí)施例4
[0033]如圖4、圖5所示，一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由動(dòng)平臺(tái)1、機(jī)架2以及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C組成。
[0034]支鏈A從動(dòng)平臺(tái)I到機(jī)架2包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Al、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2、轉(zhuǎn)動(dòng)副AR5、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A3及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A4，這些運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A3的軸線平行，轉(zhuǎn)動(dòng)副AR5的軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2的軸線異面垂直。支鏈B和支鏈C的結(jié)構(gòu)組成皆同支鏈A。
[0035]第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Al的軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A2的軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副BI的軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B2的軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Cl的軸線和第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C2的軸線相交于一點(diǎn)A，第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A4的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A3的軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副B4的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B3的軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副C4的軸線和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C3的軸線相交于一點(diǎn)B，A點(diǎn)和B點(diǎn)不重合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，主要包括動(dòng)平臺(tái)、機(jī)架及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C，其特征在于:支鏈A從動(dòng)平臺(tái)到機(jī)架包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副A、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A、移動(dòng)副A、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A，上述運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線平行，移動(dòng)副A的移動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線垂直； 支鏈B從動(dòng)平臺(tái)到機(jī)架包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副B、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B、移動(dòng)副B、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副B，上述運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接;其中，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線平行，移動(dòng)副B的移動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線垂直； 支鏈C從動(dòng)平臺(tái)到機(jī)架包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副C、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C、移動(dòng)副C、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副C，上述運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接;其中，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線平行，移動(dòng)副C的移動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線垂直。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:第一轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線和第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線相交于一點(diǎn)A，第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)畐IjB的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)畐IjB的軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線相交于一點(diǎn)B，A點(diǎn)和B點(diǎn)不重合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:移動(dòng)副A、移動(dòng)畐IjB和移動(dòng)副C中的任意I個(gè)、2個(gè)或3個(gè)，被對應(yīng)的替換為轉(zhuǎn)動(dòng)副AR、轉(zhuǎn)動(dòng)副BR和轉(zhuǎn)動(dòng)副CR，動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)形式不變。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:轉(zhuǎn)動(dòng)副AR的軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線皆異面垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)副BR的軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副B的軸線皆異面垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)副CR的軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副C的軸線皆異面垂直。
【專利摘要】一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，主要由動(dòng)平臺(tái)、機(jī)架以及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C組成。支鏈A從動(dòng)平臺(tái)到機(jī)架由第一轉(zhuǎn)動(dòng)副A、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A、移動(dòng)副A、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A及第四轉(zhuǎn)動(dòng)副A組成，上述運(yùn)動(dòng)副間通過連桿連接；其中，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副A的軸線平行，移動(dòng)副A的運(yùn)動(dòng)方向與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副A軸線均垂直。移動(dòng)副A可以由轉(zhuǎn)動(dòng)副AR替代。支鏈B和支鏈C的結(jié)構(gòu)組成與支鏈A相似。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)空間兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)，動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)空間大，可以達(dá)到±90°，承載能力強(qiáng)。機(jī)構(gòu)中均為低副，結(jié)構(gòu)簡單，便于組裝，易于驅(qū)動(dòng)與控制。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN105598953
【申請?zhí)枴緾N201610171370
【發(fā)明人】孫通帥, 周玉林, 褚宏鵬, 楊龍, 王建
【申請人】褚宏鵬
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月24日