專利名稱：由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，確切地說，涉及一種由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)械系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、位置姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、機(jī)器人、機(jī)床、力或位置傳感器或檢測與測量裝置中的并聯(lián)機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
1965年Stewart提出一種新型的6自由度的空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它是由上下兩個平臺和6個并聯(lián)的、可伸縮的桿件組成。傳統(tǒng)的Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)由6個SPS運動鏈構(gòu)成，即每個運動鏈由兩端的兩個球面副(S)和位于中間的、由一個長短伸縮可變、作為驅(qū)動的滑動副(P)所組成。該傳統(tǒng)的Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)中連接上下兩個動、靜平臺的每一個SPS運動鏈實質(zhì)上都是通過控制動、靜平臺上兩球面副中心點之間的距離，進(jìn)而實現(xiàn)位置控制的。從運動副的構(gòu)成來看，該傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的每個運動鏈都是由S、P、S運動副組成。自由度數(shù)目為3+1+3＝7。如果去掉其中一個圍繞直線轉(zhuǎn)動的局部自由度，改為TPS運動鏈(T為虎克鉸鏈或稱萬向節(jié))，總自由度數(shù)目為6。事實上，目前許多并聯(lián)機(jī)構(gòu)都設(shè)計成6-TPS運動鏈。從理論上來說，由R(轉(zhuǎn)動副)、P(滑動副)、C(圓柱副)和S(球面副)組成任意排列的六個自由度的運動鏈，都可以構(gòu)成具有確定運動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。問題是如何使得這種并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有明顯的優(yōu)點才有實際意義。
經(jīng)過30余年的不斷改進(jìn)和發(fā)展，并聯(lián)機(jī)構(gòu)目前已經(jīng)在機(jī)床、機(jī)器人機(jī)構(gòu)、微動機(jī)構(gòu)、傳感器等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在一些固有的缺點。比如說，球鉸制造比較復(fù)雜，種類變化比較少，位置正解比較困難等問題。所謂位置正解就是已知每個運動鏈中兩個球鉸之間的距離作為輸入驅(qū)動量，求解動平臺的位置和姿態(tài)。這個問題曾經(jīng)有十幾年的時間沒有獲得解決，是一個相當(dāng)困難的問題，所以國內(nèi)外許多業(yè)內(nèi)人士對此進(jìn)行了多年的研究和開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)采用6-CCS或6-SCC或3-CCS運動鏈組成，具有工作空間大，驅(qū)動位置選擇靈活等特點。另外，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的變異或等效轉(zhuǎn)換后的并聯(lián)機(jī)構(gòu)也具有正解簡單、控制容易的優(yōu)點，因此具有潛在的廣泛應(yīng)用前景。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種由圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由靜平臺、動平臺和連接于該兩個平臺之間的多個運動鏈組成；其特征在于所述運動鏈為6個，均是由圓柱副C、圓柱副C和球面副S組成的運動鏈，該6個運動鏈中的運動副排列次序是圓柱副C連接靜平臺，球面副S連接動平臺，該圓柱副C和球面副S兩者之間通過一個圓柱副C相連；即該并聯(lián)機(jī)構(gòu)為6-CCS并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
所述6個運動鏈分為三組，每組有兩個互相平行的運動鏈，且三組運動鏈之間互相垂直或接近垂直，以便能夠?qū)崿F(xiàn)互相垂直的三個坐標(biāo)軸方向解耦或近似解耦。
所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)的6個運動鏈中的運動副排列次序是球面副S連接靜平臺，圓柱副C連接動平臺，該球面副S和圓柱副C兩者之間通過一個圓柱副C相連；即該并聯(lián)機(jī)構(gòu)為6-SCC并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
所述與動平臺連接的6個球面副可以位于同一平面。
所述6-CCS或6-SCC并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的6個運動鏈都只有一個驅(qū)動副或者是位于中間的圓柱副C，或者是位于靜平臺上的圓柱副C。所述6-CCS或6-SCC并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的兩個圓柱副CC的空間位置是垂直相交，或是垂直不相交，即兩者相互位置形成空間垂直異面直線。
所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的6個運動鏈除了由圓柱副C、圓柱副C和球面副S運動鏈組成的CCS運動鏈之外，還可以是下述多種運動鏈的其中之一由圓柱副C、滑動副P和球面副S組成的CPS運動鏈，或由圓柱副C、圓柱副C和虎克鉸T組成的CCT運動鏈，或由滑動副P、轉(zhuǎn)動副R、圓柱副C和球面副S組成的PRCS運動鏈，或由轉(zhuǎn)動副R、滑動副P、圓柱副C和球面副S組成的RPCS運動鏈，或由滑動副P、轉(zhuǎn)動副R、滑動副P和球面副S組成的PRPS運動鏈，或由轉(zhuǎn)動副R、滑動副P、滑動副P和球面副S組成的RPPS運動鏈，或由滑動副P、轉(zhuǎn)動副R、圓柱副C和虎克鉸T組成的PRCT運動鏈，或由轉(zhuǎn)動副R、滑動副P、圓柱副C和虎克鉸T組成的RPCT運動鏈。
所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的各種運動鏈都只有一個驅(qū)動副或者是與靜平臺連接的圓柱副C，或者是位于該運動鏈中間的圓柱副C，或者是運動鏈中間的轉(zhuǎn)動副R或滑動副P。
所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的各種運動鏈中的兩個圓柱副CC的空間位置或代替其中一個圓柱副C的轉(zhuǎn)動副R和滑動副P的組合空間位置是垂直相交，或是垂直不相交，即兩者相互位置形成空間垂直異面直線。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由靜平臺、動平臺和連接于該兩個平臺之間的多個運動鏈組成；其特征在于所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的運動鏈為3個，均是由圓柱副C、圓柱副C和球面副S組成，即該并聯(lián)機(jī)構(gòu)為3-CCS并聯(lián)機(jī)構(gòu)；每個運動鏈都有兩個圓柱副同時作為驅(qū)動副。
傳統(tǒng)的Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，連接靜、動平臺的每一個運動鏈SPS實質(zhì)上都是通過控制靜、動兩個平臺上兩個球面副中心點之間的距離來實現(xiàn)位置控制的。本發(fā)明是把傳統(tǒng)Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理稍加改進(jìn)而推出的一種6-CCS或6-SCC并聯(lián)機(jī)構(gòu)，本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)由6-CCS或6-SCC或3-CCS運動鏈構(gòu)成，其實質(zhì)是把傳統(tǒng)Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)中控制兩點間的距離的運動鏈改變?yōu)榭刂泣c到直線間的距離的運動鏈而構(gòu)成的，用來實現(xiàn)兩個剛體間的位置與姿態(tài)的調(diào)節(jié)。經(jīng)過運動鏈的等效變形，本發(fā)明還可改變?yōu)榭刂泣c到平面間的距離，進(jìn)而實現(xiàn)兩個剛體間的位置與姿態(tài)的調(diào)節(jié)。本發(fā)明的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)新穎、正解簡單、驅(qū)動位置選擇靈活、控制容易、工作空間大等優(yōu)點。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以采用其它運動副的多種不同運動鏈進(jìn)行變異改造而構(gòu)成多種不同結(jié)構(gòu)型式，也可以設(shè)計成互相垂直的三個坐標(biāo)軸方向正交或近似正交，還可以將運動鏈中的兩個圓柱副CC或代替圓柱副C的轉(zhuǎn)動副R和滑動副P的組合形成垂直相交或垂直不相交，即兩者相互位置形成空間垂直異面直線來擴(kuò)展其空間活動行程，此外，具有三軸解耦或近似解耦的特點。因此本發(fā)明是一種在位置驅(qū)動和調(diào)節(jié)、機(jī)械加工、傳感器等許多領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用前景的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明采用的CCS運動鏈構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明采用的CCT運動鏈構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明采用的CPS運動鏈構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為兩個圓柱副形成空間異面垂直的CCS運動鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為兩個圓柱副形成空間異面垂直的CCT運動鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圓柱副與滑動副形成空間異面垂直的CPS運動鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7(A)、(B)分別為能夠取代圓柱副C的轉(zhuǎn)動副R與滑動副P的兩種不同組合結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為PRCT運動鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為RPCT運動鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為PRCS運動鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為RPCS運動鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明采用6-CCS運動鏈組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為本發(fā)明采用6-SCC運動鏈組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為采用6-PRCS運動鏈組成的本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為采用6-RPCS運動鏈組成的本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為采用6-PRCS運動鏈、并以中間的轉(zhuǎn)動副R為驅(qū)動副的本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17為本發(fā)明采用6-CCS運動鏈組成的球面副位于同一平面的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖18為本發(fā)明采用6-PRCS運動鏈、且球面副位于同一平面的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖19為本發(fā)明采用6-RPCS運動鏈、且球面副位于同一平面的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖20是本發(fā)明采用3-CCS運動鏈組成的另一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；其中外側(cè)的圓柱副C和中間的圓柱副C同時作為驅(qū)動副。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的各個構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)分別作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
從運動鏈的結(jié)構(gòu)組成來看，傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的每個運動鏈都是由球面副S、滑動副P和球面副S組成的SPS運動鏈組成，其自由度數(shù)目為3+1+3＝7。如果去掉球面副中的一個圍繞直線轉(zhuǎn)動的局部自由度，改為TPS運動鏈(T為虎克鉸鏈或萬向節(jié))，總自由度數(shù)目為6。事實上很多并聯(lián)機(jī)構(gòu)也是設(shè)計成6TPS運動鏈。從理論上來說，由R、P、C、S組成任意排列的六個自由度的運動鏈，都可以構(gòu)成具有確定運動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。問題是如何使得這種機(jī)構(gòu)具有明顯的優(yōu)點才會有實際應(yīng)用意義和價值。
本發(fā)明是一種由圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由靜平臺、動平臺和連接于該兩個平臺之間的6個運動鏈組成；該6個運動鏈均為由圓柱副C、圓柱副C和球面副S組成的運動鏈，即該并聯(lián)機(jī)構(gòu)為6-CCS并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
下面先介紹本發(fā)明的主要構(gòu)件CCS運動鏈，即每個運動鏈為圓柱副C、圓柱副C、球面副S組成(參見圖1)。其中球面副S和中間的圓柱副C兩者之間構(gòu)件有一個圍繞自身轉(zhuǎn)動的局部自由度，該局部自由度對機(jī)構(gòu)的整體運動沒有影響。如果去掉該局部自由度，CCS運動鏈可以等效轉(zhuǎn)換為CCT運動鏈(參見圖2)或CPS運動鏈(參見圖3)。所以圖1、圖2、圖3所示的三個運動鏈之間是等效的。但是，圖1～圖3所示的三種運動鏈的球面副中心點到與其間隔一定間距的圓柱副軸線之間的距離變化不能太大，使得這種構(gòu)造的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間要受到一定限制。如果將兩個圓柱副(或其中一個滑動副)的中心軸線由互相垂直相交改變?yōu)榇怪碑惷妫涂梢钥朔@個行程限制，使得工作空間得到擴(kuò)大。圖4、圖5、圖6就是對圖1、圖2、圖3中運動鏈的兩個圓柱副(或滑動副)的中心線由互相垂直相交改造為垂直異面后的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
另外一種變化是作為運動鏈的每個圓柱副C都能夠等效轉(zhuǎn)換為一個轉(zhuǎn)動副R和一個滑動副P的組合即RP運動鏈或PR運動鏈(參見圖7)。這樣轉(zhuǎn)換的目的是為了能夠方便地在運動鏈中加入驅(qū)動副。目前，驅(qū)動副通常是采用轉(zhuǎn)動副R，例如利用一個電機(jī)帶動一個減速器作為驅(qū)動源，這是最經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動源；當(dāng)然，也可以采用滑動副P作為驅(qū)動副，例如利用一個液壓缸驅(qū)動一個滑桿往復(fù)移動。因此，本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的基本構(gòu)件是CCS運動鏈或SCC運動鏈，但是，也可以是經(jīng)過等效轉(zhuǎn)換后的CPS運動鏈(參見圖3和圖6)、CCT運動鏈(參見圖2和圖5)、PRCT運動鏈(參見圖8)、RPCT運動鏈(參見圖9)、PRCS運動鏈(參見圖10)和RPCS運動鏈(參見圖11)等。
參見圖12，本發(fā)明是一種采用6個均為圓柱副C、圓柱副C和球面副S運動鏈構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由靜平臺A、動平臺B和連接于該兩個平臺之間的6個運動鏈組成；其中靜平臺A位于外側(cè)作為機(jī)架。中間的正方體表示動平臺B。6個CCS運動鏈分別連接靜平臺A和動平臺B。該6個運動鏈中的運動副排列次序是圓柱副C連接靜平臺A，球面副S連接動平臺B，該圓柱副C和球面副S兩者之間通過一個圓柱副C相連。即構(gòu)成圓柱副C的一個構(gòu)件(圖中為運動鏈外側(cè)中心圓柱)固連在靜平臺(機(jī)架)A上面，構(gòu)成球面副S的一個構(gòu)件(圖中為球冠)固連在動平臺B上面。其驅(qū)動源可以采用位于運動鏈中間的圓柱副C，也可以采用固連在機(jī)架上面的圓柱副C，例如用一個液壓缸驅(qū)動滑桿。該6個運動鏈分為3組，每組兩個運動鏈，分別平行于X、Y、Z軸，三組之間互相垂直或近似垂直。這樣對于動平臺B具有三個移動自由度和三個轉(zhuǎn)動自由度，共6個自由度，可以做到解耦或近似解耦。例如驅(qū)動其中兩個運動鏈1、2的中間圓柱副C，可以使動平臺B沿著X軸平動或繞Y軸轉(zhuǎn)動當(dāng)該兩個運動鏈?zhǔn)峭偻蝌?qū)動時，作平移運動，當(dāng)該兩個運動鏈?zhǔn)峭俜聪蝌?qū)動時，作旋轉(zhuǎn)運動。就是說每組兩個運動鏈控制動平臺B的一個轉(zhuǎn)動和一個移動。當(dāng)然這是在工作空間位于正中心時的情況；當(dāng)工作空間遠(yuǎn)離中心時，各個運動之間是有耦合的。如果采用圖4所示的兩個圓柱副形成空間異面垂直的CCS運動鏈，則中間圓柱副C的變化行程范圍要大一些，工作空間也可以相應(yīng)地擴(kuò)大。
如果把球面副S連接到靜平臺A上，圓柱副C連接到動平臺B上。如圖13所示，就構(gòu)成了6-SCC并聯(lián)機(jī)構(gòu)。這種情況下，一般選擇位于運動鏈中間的圓柱副C作為驅(qū)動副，而不是驅(qū)動動平臺B上的圓柱副C。因為動平臺B是運動的，上面安裝驅(qū)動源通常是不妥當(dāng)?shù)?。如同圖12一樣，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的6-SCC運動鏈構(gòu)件仍然被分為三組，各組之間互相垂直或近似垂直，做到互相垂直的三個坐標(biāo)軸的運動互相解耦或近似解耦。
對于圖12所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動副也可以選為位于靜平臺A上的圓柱副C，例如直接驅(qū)動靜平臺A上的液壓缸。
再參見圖1所示，當(dāng)位于外側(cè)的圓柱副C1的軸線位置確定，且滑動位移給定，只剩下圍繞C1軸線的轉(zhuǎn)動時，球面副S的中心既可以圍繞其外側(cè)的圓柱副C1的軸線轉(zhuǎn)動，也可以沿著其中間的圓柱副C2的軸線作往復(fù)移動，相當(dāng)于沿著其外側(cè)的圓柱副C1作徑向移動，所以球面副S的中心運動軌跡就構(gòu)成一個平面。該運動鏈約束相當(dāng)于一個點落在一個平面上。這種約束在求解時，其約束方程要相對簡單得多。而傳統(tǒng)的SPS運動鏈在其中間運動副(即滑動副P)給定時，運動鏈約束相當(dāng)于一個點落在一個球面上，其約束方程要復(fù)雜得多。因此，本發(fā)明由6-CCS運動鏈組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置正解也要相對簡單些。
參見圖14和圖15所示的由6-PRCS和6-RPCS運動鏈組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它們與圖12及圖13所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有相同的特點，只是采用轉(zhuǎn)動副R與滑動副P的組合結(jié)構(gòu)來取代原先的一個圓柱副C。這兩個并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件采用的是圖10和圖11所示的PRCS運動鏈和RPCS運動鏈。其中圖14所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)一般采用靜平臺上的滑動副P作為驅(qū)動源。圖15所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)一般采用靜平臺上的轉(zhuǎn)動副R作為驅(qū)動源。當(dāng)靠近外側(cè)端部的滑動副P或轉(zhuǎn)動副R設(shè)定后，球面副S的軌跡都是一個平面，其運動鏈約束仍然相當(dāng)于位于平面上的一個點，其位置正解也是比較簡單的。另外，在圖15中，由于滑動副P的限制，工作空間較小，改為圖16的結(jié)構(gòu)可以增加工作空間，但是驅(qū)動副R就不與靜平臺連接了?？傊?，圖12、圖13、圖14、圖15、圖16都是本發(fā)明由6-CCS、6-SCC、6-PRCS、6-RPCS運動鏈組成的三軸正交或近似正交的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的如同圖12的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，也可以把6個球面副S都安排在同一個平面上，其結(jié)構(gòu)型式要稍微簡單一些(參見圖17)，圖中外側(cè)固定裝置是靜平臺A，中間的圓環(huán)為動平臺B；但是，此時正交性就沒有了，出現(xiàn)了運動耦合。對于圖14和圖15所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)也可以根據(jù)該原則進(jìn)行仿照處理，即將6個球面副S都安排在同一個平面上，改造后的結(jié)構(gòu)如圖18和圖19所示。它們的靜平臺A位于下面，動平臺圓環(huán)B位于上面。
前面介紹的各種并聯(lián)機(jī)構(gòu)都是每個運動鏈只有一個驅(qū)動副，如果每個運動鏈具有兩個驅(qū)動副，則可以構(gòu)造如圖20所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)中只有3個CCS運動鏈，但是，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六個圓柱副C全是驅(qū)動副，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)更加簡單，具有很好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由靜平臺、動平臺和連接于該兩個平臺之間的多個運動鏈組成；其特征在于所述運動鏈為6個，均是由圓柱副C、圓柱副C和球面副S組成，該6個運動鏈中的運動副排列次序是圓柱副C連接靜平臺，球面副S連接動平臺，該圓柱副C和球面副S兩者之間通過一個圓柱副C相連；即該并聯(lián)機(jī)構(gòu)為6-CCS并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述6個運動鏈分為三組，每組有兩個互相平行的運動鏈，且三組運動鏈之間互相垂直或接近垂直，能夠?qū)崿F(xiàn)互相垂直的三個坐標(biāo)軸方向解耦或近似解耦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)的6個運動鏈中的運動副排列次序是球面副S連接靜平臺，圓柱副C連接動平臺，該球面副S和圓柱副C兩者之間通過一個圓柱副C相連；即該并聯(lián)機(jī)構(gòu)為6-SCC并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述與動平臺連接的6個球面副可以位于同一平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述6-CCS或6-SCC并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的6個運動鏈都只有一個驅(qū)動副或者是位于中間的圓柱副C，或者是位于靜平臺上的圓柱副C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述6-CCS或6-SCC并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的兩個圓柱副CC的空間位置是垂直相交，或是垂直不相交，即兩者相互位置形成空間垂直異面直線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的6個運動鏈除了由圓柱副C、圓柱副C和球面副S運動鏈組成的CCS運動鏈之外，還可以是下述多種運動鏈的其中之一由圓柱副C、滑動副P和球面副S組成的CPS運動鏈，或由圓柱副C、圓柱副C和虎克鉸T組成的CCT運動鏈，或由滑動副P、轉(zhuǎn)動副R、圓柱副C和球面副S組成的PRCS運動鏈，或由轉(zhuǎn)動副R、滑動副P、圓柱副C和球面副S組成的RPCS運動鏈，或由滑動副P、轉(zhuǎn)動副R、滑動副P和球面副S組成的PRPS運動鏈，或由轉(zhuǎn)動副R、滑動副P、滑動副P和球面副S組成的RPPS運動鏈，或由滑動副P、轉(zhuǎn)動副R、圓柱副C和虎克鉸T組成的PRCT運動鏈，或由轉(zhuǎn)動副R、滑動副P、圓柱副C和虎克鉸T組成的RPCT運動鏈。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的各種運動鏈都只有一個驅(qū)動副或者是與靜平臺連接的圓柱副C，或者是位于該運動鏈中間的圓柱副C，或者是運動鏈中間的轉(zhuǎn)動副R或滑動副P。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的各種運動鏈中的兩個圓柱副CC的空間位置或代替其中一個圓柱副C的轉(zhuǎn)動副R和滑動副P的組合空間位置是垂直相交，或是垂直不相交，即兩者相互位置形成空間垂直異面直線。
10.一種由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由靜平臺、動平臺和連接于該兩個平臺之間的多個運動鏈組成；其特征在于所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的運動鏈為3個，均是由圓柱副C、圓柱副C和球面副S組成，即該并聯(lián)機(jī)構(gòu)為3-CCS并聯(lián)機(jī)構(gòu)；每個運動鏈都有兩個圓柱副同時作為驅(qū)動副。
全文摘要
一種由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由靜平臺、動平臺和連接于該兩個平臺之間的多個均由圓柱副C、圓柱副C和球面副S構(gòu)成的運動鏈組成，即該并聯(lián)機(jī)構(gòu)為6－CCS或6－SCC或3－CCS并聯(lián)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明是對傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)而推出的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其實質(zhì)是把傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)中控制兩點間距離的運動鏈改變?yōu)榭刂泣c到直線間距離或控制點到平面間距離的運動鏈，用來實現(xiàn)兩個剛體間的位置與姿態(tài)的調(diào)節(jié)。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)新穎、正解簡單、驅(qū)動位置選擇靈活、控制容易、工作空間大。可以采用其它運動副的多種不同運動鏈進(jìn)行變異改造而構(gòu)成多種不同結(jié)構(gòu)型式。本發(fā)明是一種在位置驅(qū)動和調(diào)節(jié)、機(jī)械加工、傳感器等許多領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用前景的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
文檔編號F16M11/00GK1598389SQ20041007371
公開日2005年3月23日 申請日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月2日
發(fā)明者高小山, 廖啟征 申請人:中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院