專利名稱：一種兩轉(zhuǎn)動一移動三自由度并聯(lián)機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機器人領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)機構(gòu)。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機構(gòu)通常由定平臺、動平臺以及連接兩個平臺的若干運動分支組成，具有剛度好、負(fù)載能力強、自重比高、微動精度高等優(yōu)點，和串聯(lián)機構(gòu)形成性能上的互補，廣泛用于運動模擬器、多軸數(shù)控機床、并聯(lián)機器人、穩(wěn)定平臺的研發(fā)，在工業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等各個領(lǐng)域均有應(yīng)用。并聯(lián)機構(gòu)從最初的具有六個自由度的Stewart機構(gòu),發(fā)展出自由度各異、機械結(jié)構(gòu)簡單、制造和控制成本相對較低的各種少自由度并聯(lián)機構(gòu)。具有兩個轉(zhuǎn)動和一個移動的三自由度并聯(lián)機構(gòu)應(yīng)用前景廣闊，成為研究的重點。目前的研究成果可以分為包含約束分支的并聯(lián)機構(gòu)和分支成三角形對稱布置的并聯(lián)機構(gòu)。文獻(xiàn)《一類2R1T三自由度并聯(lián)機構(gòu)的設(shè)計理論與方法研究》(2007年天津大學(xué)博士論文)所述機構(gòu)為典型的包含PS約束分支的并聯(lián)機構(gòu)，其特點在于兩條回轉(zhuǎn)軸線交與約束分支萬向鉸鏈中心，中間約束分支的引入將提高機構(gòu)加工制造成本；文獻(xiàn)《欠秩并聯(lián)機器人能連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸存在的物理條件和數(shù)學(xué)判據(jù)》(《機器人》vol. 21, No. 5, Sept. 1999)所述分支對稱布置的3-RPS機構(gòu)，任意位姿下其連續(xù)轉(zhuǎn)軸不垂直，輸入輸出耦合性較強，運動求解復(fù)雜；國內(nèi)發(fā)明專利ZL 200410069387. 2在3-RPS機構(gòu)的基礎(chǔ)上增加冗余驅(qū)動分支構(gòu)成四個分支的并聯(lián)機構(gòu)，其轉(zhuǎn)動軸線也存在不連續(xù)問題。對于不存在約束分支的并聯(lián)機構(gòu)，確定其連續(xù)運動轉(zhuǎn)軸的存在性將給控制帶來巨大困難，而且通常需要并聯(lián)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)軸線相互垂直且運動解耦。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、加工組裝容易、易于控制的兩轉(zhuǎn)動一移動三自由度并聯(lián)機構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明包括定平臺、動平臺以及連接這兩個平臺的三個運動分支，其中第一運動分支和第二運動分支結(jié)構(gòu)完全相同，它們中的下連桿通過下轉(zhuǎn)動副與定平臺連接，上連桿通過球面副與動平臺連接，上下連桿之間通過中轉(zhuǎn)動副連接，兩個下轉(zhuǎn)動副軸線相互平行并垂直于兩個球面副中心連線；第三運動分支中的下連桿通過球面副與定平臺連接，上連桿通過上轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，上下連桿之間通過中轉(zhuǎn)動副連接；第三運動分支的上轉(zhuǎn)動副軸線與第一運動分支和第二運動分支中兩個球面副中心連線相互平行但不共線。第一和第二運動分支中，中轉(zhuǎn)動副軸線與下轉(zhuǎn)動副軸線平行；第三運動分支中，中轉(zhuǎn)動副軸線與上轉(zhuǎn)動副軸線平行。另一種連接方式為上述三個分支中的上下連桿之間均通過移動副連接，該移動副軸線分別垂直于該分支的轉(zhuǎn)動副軸線，用于調(diào)節(jié)球面副中心與轉(zhuǎn)動副軸線間距離。本發(fā)明每個運動分支所包含連桿數(shù)量、運動副種類均相同，僅區(qū)別于運動副的布置上，動平臺能夠圍繞動平臺上兩個球面副連線以及過定平臺上球面副中心平行與下轉(zhuǎn)動副軸線平行的兩維轉(zhuǎn)動，以及沿兩回轉(zhuǎn)軸公垂線方向的一維移動。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單，降低了加工和組裝難度，控制相對容易，在需要回轉(zhuǎn)軸線不相交的領(lǐng)域中有很好的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)立體示意簡圖。圖2是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)立體示意簡圖。
具體實施例方式實施例1
在圖1所示的兩轉(zhuǎn)動一移動三自由度并聯(lián)機構(gòu)示意圖中，第一運動分支和第二運動分支結(jié)構(gòu)完全相同，它們中的下連桿2通過下轉(zhuǎn)動副Rl與定平臺I連接，上連桿3通過球面副S與動平臺4連接，上下連桿之間通過中轉(zhuǎn)動副R2連接，兩個下轉(zhuǎn)動副軸線相互平行并垂直于兩個球面副中心連線；第三運動分支中的下連桿通過球面副S與定平臺連接，上連桿通過上轉(zhuǎn)動副R3與動平臺連接，上下連桿之間通過中轉(zhuǎn)動副R2連接；第三運動分支的上轉(zhuǎn)動副軸線與第一運動分支和第二運動分支中兩個球面副中心連線相互平行但不共線。第一和第二運動分支中，中轉(zhuǎn)動副R2軸線與下轉(zhuǎn)動副Rl軸線平行；第三運動分支中，中轉(zhuǎn)動副R2軸線與上轉(zhuǎn)動副R3軸線平行。實施例2
在圖2所示的兩轉(zhuǎn)動一移動三自由度并聯(lián)機構(gòu)示意圖中，三個運動分支中的上連桿3和下連桿2均是通過移動副P連接，該移動副軸線分別垂直于轉(zhuǎn)動副Rl和R3軸線，其它部件與連接方式與實施I相同。
權(quán)利要求
1.一種兩轉(zhuǎn)動一移動三自由度并聯(lián)機構(gòu)，其包括定平臺、動平臺以及連接這兩個平臺的三個運動分支，其特征在于其第一運動分支和第二運動分支結(jié)構(gòu)完全相同，它們中的下連桿通過下轉(zhuǎn)動副與定平臺連接，上連桿通過球面副與動平臺連接，上下連桿之間通過中轉(zhuǎn)動副連接，兩個下轉(zhuǎn)動副軸線相互平行并垂直于兩個球面副中心連線；第三運動分支中的下連桿通過球面副與定平臺連接，上連桿通過上轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，上下連桿之間通過中轉(zhuǎn)動副連接；第三運動分支的上轉(zhuǎn)動副軸線與第一運動分支和第二運動分支中兩個球面副中心連線相互平行但不共線；第一和第二運動分支中，中轉(zhuǎn)動副軸線與下轉(zhuǎn)動副軸線平行；第三運動分支中，中轉(zhuǎn)動副軸線與上轉(zhuǎn)動副軸線平行。
2.—種兩轉(zhuǎn)動一移動三自由度并聯(lián)機構(gòu)，其包括定平臺、動平臺以及連接這兩個平臺的三個運動分支，其特征在于其第一運動分支和第二運動分支結(jié)構(gòu)完全相同，它們中的下連桿通過下轉(zhuǎn)動副與定平臺連接，上連桿通過球面副與動平臺連接，上下連桿之間通過移動副連接，兩個下轉(zhuǎn)動副軸線相互平行并垂直于兩個球面副中心連線；第三運動分支中的下連桿通過球面副與定平臺連接，上連桿通過上轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，上下連桿之間通過移動副連接；第三運動分支的轉(zhuǎn)動副軸線與第一運動分支和第二運動分支中兩個球面副中心連線相互平行但不共線；每個分支上的移動副軸線分別垂直于該分支中的轉(zhuǎn)動副軸線。
全文摘要
一種兩轉(zhuǎn)動一移動三自由度并聯(lián)機構(gòu)，其包括定平臺、動平臺以及連接這兩個平臺的三個運動分支，其中第一運動分支和第二運動分支結(jié)構(gòu)完全相同，它們中的下連桿通過下轉(zhuǎn)動副與定平臺連接，上連桿通過球面副與動平臺連接，上下連桿之間通過中轉(zhuǎn)動副連接；第三運動分支中的下連桿通過球面副與定平臺連接，上連桿通過上轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，上下連桿之間通過中轉(zhuǎn)動副連接；第三運動分支的上轉(zhuǎn)動副軸線與第一運動分支和第二運動分支中兩個球面副中心連線相互平行但不共線；第一和第二運動分支中，中轉(zhuǎn)動副軸線與下轉(zhuǎn)動副軸線平行；第三運動分支中，中轉(zhuǎn)動副軸線與上轉(zhuǎn)動副軸線平行。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、降低了加工和組裝難度，控制相對容易。
文檔編號B25J9/00GK103056870SQ20121057369
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者邊輝, 趙鐵石, 劉曉 申請人:燕山大學(xué)