一種(1t2r)&(2t)五自由度解耦混聯(lián)機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于機器人領(lǐng)域，特別涉及一種空間解耦混聯(lián)機構(gòu)。其主要包括一個三分支并聯(lián)機構(gòu)(1T2R)和一個兩分支并聯(lián)機構(gòu)(2T)，三分支并聯(lián)機構(gòu)由基座、動平臺、以及連接基座和動平臺的三個分支。分支一由一個移動副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成；分支二由一個移動副和一個萬向鉸以以及連接它們的連桿組成；分支三由一個圓柱副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成；兩分支并聯(lián)機構(gòu)由動平臺、機構(gòu)末端、以及連接動平臺和末端的兩個分支組成；分支四由兩個移動副和一個轉(zhuǎn)動副組成；分支五由一個移動副和三個轉(zhuǎn)動副組成。本發(fā)明實現(xiàn)三維移動兩維轉(zhuǎn)動的功能，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、剛性好、承載力強、運動解耦，易于控制。
【專利說明】
一種(1T2R)&(2T)五自由度解耦混聯(lián)機構(gòu)
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機器人領(lǐng)域，特別涉及一種空間解耦混聯(lián)機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]混聯(lián)機器人同時兼具串聯(lián)機器人工作空間大、易控制，并聯(lián)器人結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、剛度大、誤差積累少、動態(tài)性能好、易求得運動學(xué)反解等各自的優(yōu)點，同時又能避免單純串、并聯(lián)構(gòu)型缺點，在現(xiàn)代制造業(yè)中更具有實用性。
[0003]國內(nèi)西安理工大學(xué)黃玉美等研制了六軸混聯(lián)式數(shù)控機床，其并聯(lián)機構(gòu)3-RPS實現(xiàn)一移兩轉(zhuǎn)的功能，X軸和Y軸進(jìn)給及另一個問轉(zhuǎn)運動由串聯(lián)驅(qū)動實現(xiàn)。由于混聯(lián)機器人包涵并聯(lián)結(jié)構(gòu)，并聯(lián)機構(gòu)存在運動耦合性強的問題?；炻?lián)機器人耦合性的存在使得機構(gòu)在機構(gòu)設(shè)計、計算分析和運動控制等方面存在著諸多問題。因此，為簡化混聯(lián)機器人的控制過程，提高混聯(lián)機構(gòu)的解耦性已經(jīng)成為機構(gòu)學(xué)研究領(lǐng)域的熱點問題。
[0004]在三自由度并聯(lián)機構(gòu)解耦研究中，中國專利文獻(xiàn)CN 103358303 A提出了一種兩轉(zhuǎn)動一移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)。在五自由度混聯(lián)機器人研究中，中國專利文獻(xiàn)CN1524662A提出了非對稱空間5自由度混聯(lián)機器人其優(yōu)點是模塊化設(shè)計，可實現(xiàn)即插即用。對于五自由度混聯(lián)機構(gòu)的解耦性研究取得一些進(jìn)展，例如，中國專利文獻(xiàn)CN102120205A提出了一種單噴槍噴涂五軸混聯(lián)機器人，該機構(gòu)不僅編程容易，制造及控制精度也易提高。中國專利文獻(xiàn)CN102133560A 一種多噴槍協(xié)同式噴涂五軸混聯(lián)機器人，該種五軸混聯(lián)噴涂機器人能實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的噴涂提高了噴涂效率。上述發(fā)明機構(gòu)雖然機構(gòu)動平臺能實現(xiàn)三移兩轉(zhuǎn)運動，但是該類機構(gòu)十分稀少，大部分機構(gòu)的解耦性并沒有很好解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易于控制、運動解耦的三移兩轉(zhuǎn)五自由度混聯(lián)機夠。其主要由一個三分支并聯(lián)機構(gòu)(1T2R)和一個兩分支并聯(lián)機構(gòu)(2T)組成(1T2R)&(2T)五自由度解耦混聯(lián)機構(gòu)。三分支并聯(lián)機構(gòu)由基座、動平臺、以及連接基座和動平臺的三個分支。分支一由一個移動副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成；分支二由一個移動副和一個萬向鉸以以及連接它們的連桿組成；分支三由一個圓柱副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成；兩分支并聯(lián)機構(gòu)由動平臺、機構(gòu)末端、以及連接動平臺和末端的兩個分支組成；分支四由兩個移動副和一個轉(zhuǎn)動副組成；分支五由一個移動副和三個轉(zhuǎn)動副組成。
[0006]分支一中第一個連桿的一端通過轉(zhuǎn)動副與定平臺連接，前兩個轉(zhuǎn)動副軸線相互平行且垂直于定平面和移動副中心線，并垂直于隨后兩個軸線平行的轉(zhuǎn)動副；分支二由一個移動副和一個萬向鉸以以及連接它們的連桿組成，萬向鉸的兩個軸線與移動副移動方向垂直；分支三由一個圓柱副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成，連桿的一端通過圓柱副與基座連接，與基座連接圓柱副軸線平行于定平臺，并與隨后兩個轉(zhuǎn)動副軸線垂直，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副軸線平行于動平面并平行于緊鄰的轉(zhuǎn)動副軸線垂直于前兩個軸線平行的移動副。分支四由兩個移動副和一個轉(zhuǎn)動副組成，第一個連桿的一端通過移動副與動平臺連接且方向垂直于定平臺，該第一個連桿的另一端通過移動副與第二個連桿連接，該第二個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與機器人末端連接，兩移動方向相互垂直；分支五由一個移動副和三個轉(zhuǎn)動副組成，第一個連桿的一端通過移動副與動平臺連接且方向平行于三個轉(zhuǎn)動副軸線方向，該連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第二個連桿，第二個連桿的另一端與第三個連桿連接，第三個連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副與機器人末端連接。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0008]1、結(jié)構(gòu)簡單，運動副有低副也有復(fù)合運動副，裝配簡單，可以降低制造成本；
[0009]2、實現(xiàn)了空間三個移動自由度和兩個轉(zhuǎn)動自由度解耦；
[0010]3、所有輸入驅(qū)動全部與平臺相連，這樣減少了桿件的負(fù)載，具有良好的運動性和穩(wěn)定性及較快的反應(yīng)速度。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的立體示意簡圖；
[0012]圖2整體示意結(jié)構(gòu)簡圖；
[0013]圖3整體示意結(jié)構(gòu)簡圖。
【具體實施方式】
[0014]在圖2所示的一種三移兩轉(zhuǎn)五自由度解耦空間混聯(lián)機構(gòu)示意圖中，定平臺I為長方形結(jié)構(gòu)，分支一中的第一連桿的一端通過轉(zhuǎn)動副2與定平臺連接，該連桿3的另一端通過移動副4與連桿5的一端連接，該連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副6與連桿7連接；該連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副8與連桿9，連桿9另一端通過轉(zhuǎn)動副10與動平臺11連接；分支二中的第一連桿14通過移動副15與定平臺導(dǎo)軌連接，該第一連桿的另一端通過萬向鉸13與動平臺連接；分支三中的第一連桿18的一端通過圓柱副17與定平臺連接，該第一連桿18的另一端通過轉(zhuǎn)動副19與第二連桿20的一端連接，該第二連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副21與第三連桿22的一端連接，該第三連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副23與連桿24連接。該第四連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副25與動平臺相連；分支四支鏈第一連桿27的一端通過移動副26與動平臺連接，第一連桿的另一端通過移動副28與連桿連接，連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副29與混聯(lián)機器人末端35連接。分支五支鏈第一連桿31的一端通過移動副30與動平臺上導(dǎo)軌連接，第一連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副32與第二個連桿連接，第二個連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副34與第三個連桿連接，連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副34與混聯(lián)機器人末端35連接。
[0015]分支一中的轉(zhuǎn)動副2的軸線方向與轉(zhuǎn)動副6的軸線方向平行且垂直于定平面I以及轉(zhuǎn)動副8、10軸線方向，軸線6、8轉(zhuǎn)動副互相平行。分支一中轉(zhuǎn)動副2和分支二中轉(zhuǎn)動副19、20的軸線方向平行。移動副4中心線平行于定平臺I ;分支二中移動副15的中心線方向與定平臺I平行，平行于分支四中轉(zhuǎn)動副29軸線方向，垂直于分支一、二、三中轉(zhuǎn)動副軸線方向，垂直于動平臺上導(dǎo)軌中心線方向。萬向鉸中離動平臺最近的轉(zhuǎn)動副軸線方向與分支一、三中圓柱副17轉(zhuǎn)動副8、10、23、25，軸線方向平行萬向鉸中另一軸線方向垂直于定平面I ;分支三中轉(zhuǎn)動副17、23、25，軸線方向相互平行平行于定平面，垂直于轉(zhuǎn)動副19、21軸線；分支四中移動副26中心線垂直于動平面且垂直于移動副28及轉(zhuǎn)動副29 ;分支五中移動副30方向平行于移動副28平行于轉(zhuǎn)動副32、33、34軸線。
【主權(quán)項】
1.一種(1T2R)&(2T)五自由度解耦混聯(lián)機構(gòu)，其主要包括一個三分支并聯(lián)機構(gòu)(1T2R)和一個兩分支并聯(lián)機構(gòu)(2T)，三分支并聯(lián)機構(gòu)由基座、動平臺、以及連接基座和動平臺的三個分支，兩分支并聯(lián)機構(gòu)由動平臺、機構(gòu)末端、以及連接動平臺和末端的兩個分支組成。其特征在于:分支一由一個移動副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成，第一個連桿的一端通過轉(zhuǎn)動副與定平臺連接，前兩個轉(zhuǎn)動副軸線相互平行且垂直于定平面和移動副中心線，并垂直于隨后兩個軸線平行的轉(zhuǎn)動副；分支二由一個移動副和一個萬向鉸以以及連接它們的連桿組成，萬向鉸的兩個軸線與移動副移動方向垂直；分支三由一個圓柱副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成，連桿的一端通過圓柱副與基座連接，與基座連接圓柱副軸線平行于定平臺，并與隨后兩個轉(zhuǎn)動副軸線垂直，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副軸線平行于動平面并平行于緊鄰的轉(zhuǎn)動副軸線垂直于前兩個軸線平行的移動副；分支四由兩個移動副和一個轉(zhuǎn)動副組成，第一個連桿的一端通過移動副與動平臺連接且方向垂直于定平臺，該第一個連桿的另一端通過移動副與第二個連桿連接，該第二個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與機器人末端連接，兩移動方向相互垂直；分支五由一個移動副和三個轉(zhuǎn)動副組成，第一個連桿的一端通過移動副與動平臺連接且方向平行于三個轉(zhuǎn)動副軸線方向，該連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第二個連桿，第二個連桿的另一端與第三個連桿連接，第三個連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副與機器人末端連接。
【文檔編號】B25J9/00GK105881497SQ201410625135
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月7日
【發(fā)明人】曹毅, 秦友蕾, 陳海, 曹浩峰
【申請人】江南大學(xué)