專利名稱：一種具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)器人和機(jī)械制造領(lǐng)域，具體涉及一種具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來，空間并聯(lián)機(jī)器人已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛興趣。與串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)機(jī)器人具有剛度大、負(fù)荷自重比高、慣性小，位置誤差不累積等特點(diǎn)，在飛行器、汽車駕駛等運(yùn)動(dòng)模擬，高精度數(shù)控加工、微傳感器等技術(shù)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。最早的空間六自由度并聯(lián)機(jī)器人是基于Stewart于1965年提出的6-SPS機(jī)構(gòu)。為了豐富和發(fā)展并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式，許多研究機(jī)構(gòu)的學(xué)者作了大量有益的工作。機(jī)器人的發(fā)展提出要使用便宜、簡單的各種少自由度并聯(lián)機(jī)器人。近年來，一些少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)成為新的研究熱點(diǎn)。由于這種機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)及其他領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。目前基于串并混聯(lián)、內(nèi)外副混合驅(qū)動(dòng)或純并聯(lián)的少自由度機(jī)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)床正逐漸受到人們的青睞。
但現(xiàn)有的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)以及少自由度混聯(lián)機(jī)器人存在空間奇異性，通常存在機(jī)構(gòu)重量/能承受動(dòng)載荷比小、側(cè)向剛度小，動(dòng)力學(xué)性能差的缺點(diǎn)；特別是現(xiàn)有的平面機(jī)構(gòu)，不能承受垂直運(yùn)動(dòng)平面方向載荷(側(cè)向載荷)，而加工過程如端面銑削、車削等可避免出現(xiàn)各個(gè)方向的載荷，因此不能滿足加工過程對(duì)動(dòng)剛度的要求。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)側(cè)向載荷承受能力差、不能滿足加工過程中的動(dòng)剛度要求的不足，本實(shí)用新型提供一種可在一定程度是上消除并聯(lián)機(jī)構(gòu)空間奇異性、側(cè)向剛度大且可調(diào)、精度高的具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括靜平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，所述的靜平臺(tái)平行于所述的動(dòng)平臺(tái)，所述的靜平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)通過兩組定長的主動(dòng)分支和兩根可伸縮的被動(dòng)約束分支連接，兩組主動(dòng)分支所在平面與兩根被動(dòng)約束分支所在平面垂直；所述的靜平臺(tái)上開設(shè)有溝槽，所述的溝槽內(nèi)設(shè)有帶伺服電機(jī)的絲桿，所述的絲桿上安裝有兩塊滑塊，所述主動(dòng)分支的兩端分別通過鉸軸與所述的滑塊及動(dòng)平臺(tái)連接；所述的被動(dòng)約束分支由伸縮桿及套筒桿組成，所述的伸縮桿可滑動(dòng)地套于所述的套筒桿內(nèi)，被動(dòng)約束分支的兩端分別通過球鉸與所述的靜平臺(tái)及動(dòng)平臺(tái)連接。
進(jìn)一步，每組主動(dòng)分支由兩根定長桿組成。
進(jìn)一步，所述的主動(dòng)分支及被動(dòng)約束分支呈由動(dòng)平臺(tái)向靜平臺(tái)散射狀。
進(jìn)一步，所述的兩組主動(dòng)分支等長，所述的兩根被動(dòng)約束分支也等長。
進(jìn)一步，所述的兩根被動(dòng)約束采用電磁式可控阻尼桿，所述的電磁式可控阻尼桿內(nèi)安裝有用于控制其剛度的傳感器和電子控制器。
本實(shí)用新型在工作時(shí)在動(dòng)平臺(tái)上安裝終端執(zhí)行器，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿移動(dòng)，帶動(dòng)主動(dòng)分支移動(dòng)，從而帶動(dòng)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)二自由度運(yùn)動(dòng)，動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)穩(wěn)定，且始終與靜平臺(tái)平行，兩根被動(dòng)約束分支可提高結(jié)構(gòu)加工時(shí)的側(cè)向承載能力。
本實(shí)用新型的有益效果在于1.動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)穩(wěn)定，且始終與靜平臺(tái)平行，一定程度上消除了并聯(lián)機(jī)構(gòu)空間奇異性，可通過被動(dòng)約束分支提高機(jī)構(gòu)加工時(shí)的側(cè)向承載能力，并且可以通過調(diào)節(jié)阻尼桿剛度，適應(yīng)不同加工工況時(shí)受到的不斷變化的側(cè)向載荷，提高加工精度。2.被動(dòng)約束分支和主動(dòng)分支的運(yùn)動(dòng)之間不存在耦合關(guān)系，可分別進(jìn)行控制，運(yùn)動(dòng)解耦簡單，制造成本低，剛度大、精度高、承載能力/機(jī)構(gòu)自身重量比高、工作空間大，易于與串聯(lián)分支組成混聯(lián)機(jī)床，實(shí)現(xiàn)螺旋面、橢球面等近似規(guī)則空間曲面或自由曲面的加工。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)示意圖。
圖3是實(shí)施例二中本實(shí)用新型的應(yīng)用圖。
圖4是實(shí)施例三中本實(shí)用新型的應(yīng)用圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例一參照?qǐng)D1、2，一種具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括靜平臺(tái)1和動(dòng)平臺(tái)2，所述的靜平臺(tái)1平行于所述的動(dòng)平臺(tái)2，所述的靜平臺(tái)1和動(dòng)平臺(tái)2通過兩組定長的主動(dòng)分支3和兩根可伸縮的被動(dòng)約束分支連接，兩組主動(dòng)分支3所在平面與兩根被動(dòng)約束分支所在平面垂直，所述的主動(dòng)分支3及被動(dòng)約束分支呈由動(dòng)平臺(tái)2向靜平臺(tái)1散射狀。兩組主動(dòng)分支3等長，每組主動(dòng)分支由兩根定長桿組成。所述的兩根被動(dòng)約束也等長，每根被動(dòng)約束分支由伸縮桿4及套筒桿5組成，且均采用電磁式可控阻尼桿，電磁式可控阻尼桿內(nèi)安裝有用于控制其剛度的傳感器和電子控制器，所述的伸縮桿4可滑動(dòng)地套于所述的套筒桿5內(nèi)，被動(dòng)約束分支的兩端分別通過球鉸與所述的靜平臺(tái)1及動(dòng)平臺(tái)2連接。
所述的靜平臺(tái)上開設(shè)有溝槽，所述的溝槽內(nèi)設(shè)有帶伺服電機(jī)6的絲桿7，所述的絲桿7上安裝有兩塊滑塊8，所述主動(dòng)分支3的兩端分別通過鉸軸與所述的滑塊8及動(dòng)平臺(tái)2連接。
本實(shí)用新型在工作時(shí)在動(dòng)平臺(tái)上安裝終端執(zhí)行器9，通過伺服電機(jī)6驅(qū)動(dòng)絲桿7移動(dòng)，帶動(dòng)主動(dòng)分支3移動(dòng)，從而帶動(dòng)動(dòng)平臺(tái)2實(shí)現(xiàn)二自由度運(yùn)動(dòng)，動(dòng)平臺(tái)2姿態(tài)穩(wěn)定，且始終與靜平臺(tái)1平行，兩根被動(dòng)約束分支可提高結(jié)構(gòu)加工時(shí)的側(cè)向承載能力。
實(shí)施例二參照?qǐng)D3，將實(shí)施例一所述的具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用于混聯(lián)機(jī)器人將實(shí)施例一所述的具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為一個(gè)模塊，置于連接機(jī)架10和轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)11之上。該轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)11可有多種形式，如轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)沿垂直方向移動(dòng)，調(diào)節(jié)二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作高度，或者轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)繞自身立柱軸線轉(zhuǎn)動(dòng)等。
實(shí)施例三參照?qǐng)D4，將實(shí)施例一所述的具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用于混聯(lián)機(jī)器人將實(shí)施例一所述的具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)固定在垂直滑臺(tái)12之上，垂直滑臺(tái)12沿水平方向移動(dòng)，擴(kuò)大作業(yè)范圍，通過合理規(guī)劃垂直滑臺(tái)12移動(dòng)路徑克服并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間小和姿態(tài)有限等缺點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括靜平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，其特征在于所述的靜平臺(tái)平行于所述的動(dòng)平臺(tái)，所述的靜平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)通過兩組定長的主動(dòng)分支和兩根可伸縮的被動(dòng)約束分支連接，兩組主動(dòng)分支所在平面與兩根被動(dòng)約束分支所在平面垂直；所述的靜平臺(tái)上開設(shè)有溝槽，所述的溝槽內(nèi)設(shè)有帶伺服電機(jī)的絲桿，所述的絲桿上安裝有兩塊滑塊，所述主動(dòng)分支的兩端分別通過鉸軸與所述的滑塊及動(dòng)平臺(tái)連接；所述的被動(dòng)約束分支由伸縮桿及套筒桿組成，所述的伸縮桿可滑動(dòng)地套于所述的套筒桿內(nèi)，被動(dòng)約束分支的兩端分別通過球鉸與所述的靜平臺(tái)及動(dòng)平臺(tái)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于每組主動(dòng)分支由兩根定長桿組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的主動(dòng)分支及被動(dòng)約束分支呈由動(dòng)平臺(tái)向靜平臺(tái)散射狀。
4.如權(quán)利要求3所述的具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的兩組主動(dòng)分支等長，所述的兩根被動(dòng)約束分支也等長。
5.如權(quán)利要求4所述的具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的兩根被動(dòng)約束采用電磁式可控阻尼桿，所述的電磁式可控阻尼桿內(nèi)安裝有用于控制其剛度的傳感器和電子控制器。
專利摘要一種具有被動(dòng)約束分支的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括靜平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，靜平臺(tái)平行于動(dòng)平臺(tái)，靜平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)通過兩組定長的主動(dòng)分支和兩根可伸縮的被動(dòng)約束分支連接，靜平臺(tái)上開設(shè)有溝槽，溝槽內(nèi)設(shè)有帶伺服電機(jī)的絲桿，絲桿上安裝有兩塊滑塊，主動(dòng)分支的兩端分別通過鉸軸與滑塊及動(dòng)平臺(tái)連接；被動(dòng)約束分支由伸縮桿及套筒桿組成，伸縮桿可滑動(dòng)地套于套筒桿內(nèi)，被動(dòng)約束分支的兩端分別通過球鉸與靜平臺(tái)及動(dòng)平臺(tái)連接。其有益效果在于1.一定程度上消除了并聯(lián)機(jī)構(gòu)空間奇異性，可通過被動(dòng)約束分支提高機(jī)構(gòu)加工時(shí)的側(cè)向承載能力。2.被動(dòng)約束分支和主動(dòng)分支的運(yùn)動(dòng)之間不存在耦合關(guān)系，可分別進(jìn)行控制，運(yùn)動(dòng)解耦簡單。
文檔編號(hào)B23Q1/48GK2868585SQ20052013450
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者王忠飛, 計(jì)時(shí)鳴, 王揚(yáng)渝, 袁巧玲, 艾青林, 張憲, 歐長勁, 朱根興, 金明生 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)