專利名稱：兩轉(zhuǎn)一移三自由度無過約束非對稱并聯(lián)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)構(gòu)。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)器人與串聯(lián)機(jī)器人相比，具有剛度大、運(yùn)動速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。而具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動一個(gè)移動自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以應(yīng)用于運(yùn)動模擬器，坐標(biāo)測量機(jī)，加工中心的主軸頭等，其中最典型的應(yīng)用是作并聯(lián)機(jī)床的主軸頭，在該主軸頭上增加一個(gè)兩自由度的轉(zhuǎn)頭，便能實(shí)現(xiàn)航空航天，汽車工業(yè)等領(lǐng)域復(fù)雜零件的加工。現(xiàn)有的文獻(xiàn)中，如K.Neumann 2008年發(fā)表的論文(K.Neumann, 2008.Adaptivein-jig high load Exechon machining & assembly technology, SAE International,08AMT-0044.)和專利 CN 101049699A,CN 201625978U,CN 201389855Y 中提到的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，動平臺存在無伴隨運(yùn)動的轉(zhuǎn)軸而具有易于標(biāo)定和控制的優(yōu)點(diǎn)，但是這些機(jī)構(gòu)存在共線這種嚴(yán)格的幾何條件，配合精度要求非常高，反之，如若達(dá)不到該幾何條件，則機(jī)構(gòu)的性能達(dá)不到要求，這樣的苛刻幾何條件為機(jī)構(gòu)的加工制造帶來了很大的難度，難以保證加工精度。而另一類3-RPS/SPR兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)，雖不存在苛刻的幾何條件，但轉(zhuǎn)動運(yùn)動中存在伴隨移動，導(dǎo)致標(biāo)定和控制很困難。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、加工制造方便、2控制的兩轉(zhuǎn)一移三自由度無過約束非對稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明包括機(jī)架、動平臺以及連接它們的三個(gè)分支，其有三種連接方式:
第一種連接方式:第一分支中的球副與機(jī)架連接，轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，球副與轉(zhuǎn)動副
之間通過移動副連接，其中移動副軸線與轉(zhuǎn)動副軸線垂直；第二分支中的萬向鉸與機(jī)架連接，轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動副之間通過移動副連接，其中轉(zhuǎn)動副軸線既平行于萬向鉸的第二轉(zhuǎn)動副軸線，又垂直于移動副軸線；第三分支中的萬向鉸與機(jī)架連接、球副與動平臺連接，萬向鉸與球副之間通過移動副連接，其中移動副軸線垂直于萬向鉸的第二轉(zhuǎn)動副軸線；上述第一分支中轉(zhuǎn)動副軸線與第二分支中轉(zhuǎn)動副軸線不平行。第二種連接方式:第三分支中的球副與機(jī)架連接，萬向鉸與動平臺連接，球副與萬向鉸之間通過移動副連接，其中移動副軸線垂直于萬向鉸的第一轉(zhuǎn)動副軸線。第一和第二分支的部件和連接方式同第一種連接方式。第三種連接方式:第一分支中的移動副與機(jī)架連接，球副與動平臺連接，移動副與動平臺之間通過轉(zhuǎn)動副連接，其中移動副軸線與轉(zhuǎn)動副軸線垂直；第二分支中的移動副與機(jī)架連接，萬向鉸與動平臺連接，移動副與萬向鉸之間通過轉(zhuǎn)動副連接，其中轉(zhuǎn)動副軸線既平行于萬向鉸的第一轉(zhuǎn)動副軸線，又垂直于移動副軸線；第三分支中的移動副與機(jī)架連接，球副與動平臺連接，移動副與球副之間通過萬向鉸連接，其中移動副軸線垂直于萬向鉸的第一轉(zhuǎn)動副軸線；上述第一分支中的移動副軸線，第二分支中的移動副軸線和第三分支中的移動副軸線相互平行。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
機(jī)構(gòu)中無苛刻的幾何條件，動平臺存在無伴隨移動的轉(zhuǎn)軸，驅(qū)動器能接近機(jī)架，分支結(jié)構(gòu)簡單，無過約束，加工制造比較方便，標(biāo)定和控制容易實(shí)現(xiàn)，具有良好的應(yīng)用前景。


: 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的立體示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的立體示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的立體示意圖。
具體實(shí)施方式
:
實(shí)施例1:
在圖1所示的兩轉(zhuǎn)一移三自由度無過約束非對稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，第一分支中的球副Sll與機(jī)架I連接，轉(zhuǎn)動副R13與動平臺2連接，球副與轉(zhuǎn)動副之間通過移動副P12連接，其中移動副P12軸線與轉(zhuǎn)動副R13軸線垂直；第二分支中的萬向鉸R21、R22與機(jī)架連接，轉(zhuǎn)動副R24與動平臺連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動副之間通過移動副P23連接，其中轉(zhuǎn)動副R24軸線既平行于萬向鉸的第二轉(zhuǎn)動副R22軸線，又垂直于移動副P23軸線；第三分支中的萬向鉸R31、R32與機(jī)架連接，球副S34與動平臺連接，萬向鉸與球副之間通過移動副P33連接，其中移動副P33軸線垂直于萬向鉸的第二轉(zhuǎn)動副R32軸線；上述第一分支中轉(zhuǎn)動副R13軸線與第二分支中轉(zhuǎn)動副R24軸線不平行。實(shí)施例2:
在圖2所示的兩轉(zhuǎn)一移三自由度無過約束非對稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，第三分支中的球副S31與機(jī)架I連接，萬向鉸R33、R34與動平臺2連接，球副與萬向鉸之間通過移動副P32連接，其中移動副P32軸線垂直于萬向鉸的第一轉(zhuǎn)動副R33軸線。第一分支和第二分支的部件與連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3:
在圖3所示的兩轉(zhuǎn)一移三自由度無過約束非對稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，第一分支中的移動副Pll與機(jī)架I連接，球副S13與動平臺2連接，移動副與動平臺之間通過轉(zhuǎn)動副R12連接，其中移動副Pll的軸線垂直于轉(zhuǎn)動副R12的軸線；第二分支中的移動副P21與機(jī)架連接，萬向鉸R23、R24與動平臺連接，移動副P21與萬向鉸之間通過轉(zhuǎn)動副R22連接，其中轉(zhuǎn)動副R22軸線既平行于萬向鉸的第一轉(zhuǎn)動副R23軸線，又垂直于移動副P21軸線；第三分支中的移動副P31與機(jī)架連接，球副S34與動平臺連接，移動副與球副之間通過萬向鉸R32、R33連接，其中移動副P31軸線垂直于萬向鉸的第一轉(zhuǎn)動副R32軸線；上述第一分支中的移動副P12軸線，第二分支中的移動副P21軸線和第三分支中的移動副P31軸線相互平行。以上各實(shí)施例中，所述的移動副軸線是指與移動副的運(yùn)動方向平行的直線，轉(zhuǎn)動副軸線是指轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動時(shí)所圍繞轉(zhuǎn)動的中心線，萬向鉸的第一轉(zhuǎn)動副指的是靠機(jī)架一側(cè)的轉(zhuǎn)動副，萬向鉸的第二轉(zhuǎn)動副指的是靠動平臺一側(cè)的轉(zhuǎn)動副。
權(quán)利要求
1.一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度無過約束非對稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架(I)、動平臺(2)以及連接它們的三個(gè)活動分支，其特征在于:其第一分支中的球副(Sll)與機(jī)架連接，轉(zhuǎn)動副(Rl3)與動平臺連接，球副與轉(zhuǎn)動副之間通過移動副(P12)連接，其中移動副(P12)軸線與轉(zhuǎn)動副(R13)軸線垂直；第二分支中的萬向鉸(R21、R22)與機(jī)架連接，轉(zhuǎn)動副(R24)與動平臺連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動副之間通過移動副(P23)連接，其中轉(zhuǎn)動副(R24)軸線既平行于萬向鉸的第二轉(zhuǎn)動副(R22)軸線，又垂直于移動副(P23)軸線；第三分支中的萬向鉸(R31、R32)與機(jī)架連接、球副(S34)與動平臺連接，萬向鉸與球副之間通過移動副(P33)連接，其中移動副(P33)軸線垂直于萬向鉸(R31、R32)的第二轉(zhuǎn)動副(R32)軸線；上述第一分支中轉(zhuǎn)動畐Ij (R13)軸線與第二分支中轉(zhuǎn)動副(R24)軸線不平行。
2.—種兩轉(zhuǎn)一移三自由度無過約束非對稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架(I)、動平臺(2)以及連接它們的三個(gè)活動分支，其特征在于:其第一分支中的球副(Sll)與機(jī)架連接，轉(zhuǎn)動副(Rl3)與動平臺連接，球副與轉(zhuǎn)動副之間通過移動副(P12)連接，其中移動副(P12)軸線與轉(zhuǎn)動副(R13)軸線垂直；第二分支中的萬向鉸(R21、R22)與機(jī)架連接，轉(zhuǎn)動副(R24)與動平臺連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動副之間通過移動副(P23)連接，其中轉(zhuǎn)動副(R24)軸線既平行于萬向鉸的第二轉(zhuǎn)動副(R22)軸線，又垂直于移動副(P23)軸線；第三分支中的球副(S31)與機(jī)架連接、萬向鉸(R33、R34)與動平臺連接，萬向鉸與球副之間通過移動副(P32)連接，其中移動副(P32)軸線垂直于萬向鉸的第一轉(zhuǎn)動副(R33)軸線，上述第一分支中轉(zhuǎn)動副(R13)軸線與第二分支中轉(zhuǎn)動副(R24)軸線不平行。
3.—種兩轉(zhuǎn)一移三自由度無過約束非對稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架(I)、動平臺(2)以及連接它們的三個(gè)活動分支，其特征在于:第一分支中的移動副(PU)與機(jī)架連接，球副(S13)與動平臺連接，移動副與動平臺之間通過轉(zhuǎn)動副(Rl2 )連接，其中移動副(P11)軸線與轉(zhuǎn)動畐|J(R12)軸線垂直；第二分支中的移動副(P21)與機(jī)架連接，萬向鉸(R23、R24)與動平臺連接，移動副與萬向鉸之間通過轉(zhuǎn)動副(R22)連接，其中轉(zhuǎn)動副(R22)軸線既平行于萬向鉸的第一轉(zhuǎn)動副(R23)軸線，又垂直于移動副(P21)軸線；第三分支中的移動副(P31)與機(jī)架連接，球副(S34)與動平臺連接，移動副與球副之間通過萬向鉸(R32、R33)連接，其中移動副(P31)軸線垂直于萬向鉸的第一轉(zhuǎn)動副(R32)軸線；上述第一分支中的移動副(Pll)軸線，第二分支中的移動副(P21)軸線和第三分支中的移動副(P31)軸線相互平行。
全文摘要
一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度無過約束非對稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其包括動平臺、機(jī)架以及連接它們的三個(gè)分支，其中第一分支中的球副與機(jī)架連接，轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，球副與轉(zhuǎn)動副之間通過移動副連接，其中移動副軸線與轉(zhuǎn)動副軸線垂直；第二分支中的萬向鉸與機(jī)架連接，轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動副之間通過移動副連接，其中轉(zhuǎn)動副軸線既平行于萬向鉸的第二轉(zhuǎn)動副軸線，又垂直于移動副軸線；第三分支中的萬向鉸與機(jī)架連接、球副與動平臺連接，萬向鉸與球副之間通過移動副連接，其中移動副軸線垂直于萬向鉸的第二轉(zhuǎn)動副軸線；上述第一分支中轉(zhuǎn)動副軸線與第二分支中轉(zhuǎn)動副軸線不平行。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，無過約束，加工裝配簡單，控制容易實(shí)現(xiàn)。
文檔編號B25J9/00GK103144096SQ201310078089
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者丁華鋒, 曹文熬, 趙世培, 王敬磊, 蔡長旺 申請人:燕山大學(xué)