專利名稱：一種三自由度移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
自從Gough第一次將并聯(lián)機(jī)器人弓I入到疲勞試驗(yàn)中并被Stewart用于飛行模擬器之后，越來(lái)越多的學(xué)者對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究和探討。由于并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有小慣性，高承載能力，高的剛度等優(yōu)點(diǎn)，可用于很多領(lǐng)域，如虛擬軸機(jī)床、微動(dòng)操作臺(tái)、各種運(yùn)動(dòng)模擬器、傳感器等方面等。然而很多場(chǎng)合并不需要用到六自由度機(jī)構(gòu)，所以少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)尤其是三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用越來(lái)越為廣泛。國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者對(duì)三維移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了比較深入的研究并取得一系列成果，如Delta、Star機(jī)構(gòu)等，廣泛應(yīng)用于拾取和放置，加工操作等工業(yè)生產(chǎn)中。一般而言，目前研究的移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)各支鏈間存在運(yùn)動(dòng)耦合，這給并聯(lián)機(jī)構(gòu)的各種性能分析帶來(lái)了不便。如果機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)解耦，則其工作空間將擴(kuò)大，并且控制容易，可以達(dá)到更高的運(yùn)動(dòng)精度，對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制和軌跡規(guī)劃都有一定意義。因?yàn)榻怦畈⒙?lián)機(jī)構(gòu)各分支互不影響，因此在組裝時(shí)，各運(yùn)動(dòng)鏈的裝配也將非常容易。目前所發(fā)明的解耦機(jī)構(gòu)中，三自由度移動(dòng)解I禹并聯(lián)機(jī)構(gòu)數(shù)量有限，其中包括，Carricato和Parent1-Castelli,Kong和Gosselin, Kim和Tsai等綜合出幾種解f禹的三自由度移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)；法國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)家Gogu使用線性變換理論綜合出三自由度移動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)；高峰提出了 R-CUBE解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)；中國(guó)專利文獻(xiàn)(專利號(hào)ZL01104454. 3,200410018623. 8,200910071093. 6)中也分別提出了結(jié)構(gòu)性能各異的三自由度解耦移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)。這些機(jī)器人機(jī)構(gòu)其結(jié)構(gòu)性能及應(yīng)用場(chǎng)合各不相同，而且有些機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不完全解耦，有些機(jī)構(gòu)中含有球副、虎克鉸等一些較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)副，制造裝配難度較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造裝配并完全解耦的三自由度移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，本發(fā)明包括動(dòng)平臺(tái)、定平臺(tái)和連接這兩個(gè)平臺(tái)的三個(gè)分支，其中第一個(gè)分支中的圓柱副與定平臺(tái)固連，該圓柱副通過(guò)連桿與轉(zhuǎn)動(dòng)副Rl連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿與轉(zhuǎn)動(dòng)副R2連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿與轉(zhuǎn)動(dòng)副R3連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，其中圓柱畐O、轉(zhuǎn)動(dòng)副Rl和轉(zhuǎn)動(dòng)副R2的軸線相互平行，并與轉(zhuǎn)動(dòng)副R3的軸線垂直。第二個(gè)分支中的轉(zhuǎn)動(dòng)副R4與定平臺(tái)連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿與另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副R5連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿與移動(dòng)副Pl連接，該移動(dòng)副通過(guò)連桿與另一個(gè)移動(dòng)副P2連接，該移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接；兩轉(zhuǎn)動(dòng)副R4和R5回轉(zhuǎn)軸線平行，移動(dòng)副Pl的方向與轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線方向平行，移動(dòng)副P2移動(dòng)方向與移動(dòng)副Pl導(dǎo)路垂直。第三個(gè)分支中的圓柱副與定平臺(tái)連接，該圓柱副通過(guò)連桿與轉(zhuǎn)動(dòng)副R6連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿與轉(zhuǎn)動(dòng)副R7連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，該分支上三個(gè)運(yùn)動(dòng)副軸線相互平行，且平行于動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、制造安裝簡(jiǎn)單、成本低。
2、工作空間大、傳動(dòng)特性好，運(yùn)動(dòng)學(xué)正、反解十分簡(jiǎn)單，同時(shí)動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)移動(dòng)完全解耦，易于控制、軌跡規(guī)劃簡(jiǎn)單。3、可廣泛用于數(shù)控機(jī)床、測(cè)量機(jī)、機(jī)器人裝置以及拾取和放置、加工操作等。


圖1為本發(fā)明立體示意簡(jiǎn)圖。圖中1.定平臺(tái)、2.圓柱副、3.連桿、4.轉(zhuǎn)動(dòng)副Rl、5.連桿、6.轉(zhuǎn)動(dòng)副R2、7.連桿、8.轉(zhuǎn)動(dòng)副R3、9.動(dòng)平臺(tái)、10.移動(dòng)副Pl、ll.連桿、12.移動(dòng)副P2、13.連桿、14.轉(zhuǎn)動(dòng)副R4、15.連桿、16.轉(zhuǎn)動(dòng)副R5、17.圓柱副、18.連桿、19.轉(zhuǎn)動(dòng)副R6、20.連桿、21.轉(zhuǎn)動(dòng)副R7。
具體實(shí)施例方式在圖1所示的三自由移動(dòng)運(yùn)動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)示意圖中，第一個(gè)分支中的圓柱副2與定平臺(tái)I固連，該圓柱副通過(guò)連桿3與轉(zhuǎn)動(dòng)副Rl 4連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿5與轉(zhuǎn)動(dòng)副R2 6連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿7與轉(zhuǎn)動(dòng)副R3 8連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)9連接，其中圓柱副、轉(zhuǎn)動(dòng)副Rl和轉(zhuǎn)動(dòng)副R2的軸線相互平行，并與轉(zhuǎn)動(dòng)副R3的軸線垂直。第二個(gè)分支中的轉(zhuǎn)動(dòng)副R4 16與定平臺(tái)連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿15與另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副R5 14連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿13與移動(dòng)副Pl 12連接，該移動(dòng)副通過(guò)連桿11與另一個(gè)移動(dòng)副P2 10連接，該移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接；兩轉(zhuǎn)動(dòng)副R4和R5回轉(zhuǎn)軸線平行，移動(dòng)副Pl的方向與上述轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線方向平行，移動(dòng)副P2移動(dòng)方向與移動(dòng)副Pl導(dǎo)路垂直。第三個(gè)分支中的圓柱副17與定平臺(tái)連接，該圓柱副通過(guò)連桿18與轉(zhuǎn)動(dòng)副R6 19連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿20與轉(zhuǎn)動(dòng)副R721連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，該分支上的三個(gè)運(yùn)動(dòng)副軸線相互平行，且平行于動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)。
權(quán)利要求
1.一種三自由度移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其包括動(dòng)平臺(tái)、定平臺(tái)和連接這兩個(gè)平臺(tái)的三個(gè)分支，其特征在于:其第一個(gè)分支中的圓柱副與定平臺(tái)固連，該圓柱副通過(guò)連桿與轉(zhuǎn)動(dòng)副Rl連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿與轉(zhuǎn)動(dòng)副R2連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿與轉(zhuǎn)動(dòng)副R3連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，其中圓柱副、轉(zhuǎn)動(dòng)副Rl和轉(zhuǎn)動(dòng)副R2的軸線相互平行，并與轉(zhuǎn)動(dòng)副R3的軸線垂直；第二個(gè)分支中的轉(zhuǎn)動(dòng)副R4與定平臺(tái)連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿與另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副R5連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿與移動(dòng)副Pl連接，該移動(dòng)副通過(guò)連桿與另一個(gè)移動(dòng)副P2連接，該移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，兩轉(zhuǎn)動(dòng)副R4和R5回轉(zhuǎn)軸線平行，移動(dòng)副Pl的方向與轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線方向平行，移動(dòng)副P2移動(dòng)方向與移動(dòng)副Pl導(dǎo)路垂直；第三個(gè)分支中的圓柱副與定平臺(tái)連接，該圓柱副通過(guò)連桿與轉(zhuǎn)動(dòng)副R6連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副通過(guò)連桿與轉(zhuǎn)動(dòng)副R7連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，該分支 上三個(gè)運(yùn)動(dòng)副軸線相互平行，且平行于動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)。
全文摘要
一種三自由度移動(dòng)解耦并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其包括定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和連接這兩個(gè)平臺(tái)的三個(gè)分支。第一分個(gè)支由一個(gè)圓柱副和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副以及他們的連桿組成；第二個(gè)分支由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與兩個(gè)移動(dòng)副及連接他們的連桿組成；第三個(gè)分支由一個(gè)圓柱副和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副及連接他們的連桿組成。本發(fā)明制造安裝簡(jiǎn)單、成本低、工作空間大、傳動(dòng)特性好，同時(shí)動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)移動(dòng)完全解耦，易于控制、軌跡規(guī)劃簡(jiǎn)單，可廣泛用于數(shù)控機(jī)床、測(cè)量機(jī)、拾取和放置、加工操作等。
文檔編號(hào)B23Q1/48GK103072133SQ20131001238
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者曾達(dá)幸, 盧文娟, 張立杰 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)