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)構(gòu)通常由動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過多條支鏈連接而成，與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度好、承載能力大、累積誤差小等優(yōu)點(diǎn)，使其在運(yùn)動(dòng)模擬器、并聯(lián)機(jī)床、機(jī)器人、調(diào)姿調(diào)向裝置等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是并聯(lián)機(jī)構(gòu)為完成期望運(yùn)動(dòng)輸出通常需要所有驅(qū)動(dòng)構(gòu)件相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，這給控制帶來很大的麻煩。并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在的耦合性，使得其在構(gòu)型設(shè)計(jì)、分析計(jì)算以及機(jī)構(gòu)控制方面存在諸多困難，一定程度上限制了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。特別是五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，大多數(shù)不具有解耦特征，控制較為復(fù)雜。

解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)解耦，并且機(jī)構(gòu)解耦程度越高其運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析越簡單易解，可極大簡化機(jī)器人的控制與軌跡規(guī)劃問題。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，公開號(hào)為cn104942829a的中國專利公開了一種二移動(dòng)三轉(zhuǎn)動(dòng)五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括由動(dòng)平臺(tái)、基座以及三條支鏈組成，支鏈的一端均與基座活動(dòng)連接，另一端與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；三條支鏈均為雙轉(zhuǎn)動(dòng)自由度支鏈，其中至少兩條支鏈與基座二維活動(dòng)連接。該機(jī)構(gòu)僅含有三個(gè)分支，剛度較低，承重能力不高；動(dòng)平臺(tái)被支鏈包圍，空間狹小，不利于放置大型目標(biāo)運(yùn)動(dòng)物。克服現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的弊端，解決存在的轉(zhuǎn)動(dòng)耦合問題，提出結(jié)構(gòu)功能各異的新型機(jī)構(gòu)是機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展的基本要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種承載力大、易于控制、能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和兩個(gè)移動(dòng)五自由度完全解耦的三轉(zhuǎn)動(dòng)二移動(dòng)轉(zhuǎn)軸不匯交的廣義解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明包括基座、動(dòng)平臺(tái)以及連接基座和動(dòng)平臺(tái)的五個(gè)分支，其中所述基座上設(shè)有五個(gè)支架，第一、第三、第四和第五支架均布在基座四周，第二支架設(shè)置在第一和第三支架中間，其中第一和第五支架呈對(duì)角布置，第三和第四支架呈對(duì)角布置，動(dòng)平臺(tái)底面上均勻布置四個(gè)支架，第一和第四支架呈對(duì)角布置，第二和第三支架呈對(duì)角布置，第一和第二分支為一個(gè)連接點(diǎn)；第一分支和第二分支結(jié)構(gòu)相同，為pprrr分支，第三分支為rrrrpp分支，第四分支為rrrrrp分支，第五分支為pprrrr分支；

所述第一和第二分支中的第一連桿分別通過第一移動(dòng)副與基座的第一支架和第二支架連接，第一連桿的另一端與第二、第三和第四連桿依次通過第二移動(dòng)副和第一、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第四連桿的另一端分別通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)的第一支架連接；在第一和第二分支中，第二移動(dòng)副移動(dòng)方向同時(shí)垂直于第一移動(dòng)副移動(dòng)方和基座平面，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于第一移動(dòng)副移動(dòng)方向且平行于第二移動(dòng)副移動(dòng)方向，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副中相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互垂直交錯(cuò)，無匯交點(diǎn)，這兩個(gè)分支中的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合；

所述第三分支中的第一連桿的一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與基座的第三支架連接，第一連桿的另一端與第二、第三、第四和第五連桿依次通過第二、第三和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副以及第一移動(dòng)副連接，第五連桿的另一端通過第二移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)的第二支架連接；該分支中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與第一分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線平行，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線和第一移動(dòng)副的移動(dòng)方向相互平行，并共同平行于第一分支中的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線和第二移動(dòng)副的移動(dòng)方向相互平行，并共同平行于第一分支中第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線；

所述第四分支中的第一連桿的一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與基座的第四支架連接，第一連桿的另一端與第二、第三、第四和第五連桿依次通過第二、第三、第四和第五轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第五連桿的另一端通過第一移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)的第三支架連接；該分支中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與第一分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線平行，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與第一分支中的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線和第一移動(dòng)副的移動(dòng)方向相互平行，并共同平行于第一分支中第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線；

所述第五分支中的第一連桿的一端通過第一移動(dòng)副與基座的第五支架連接，第一連桿的另一端與第二、第三、第四和第五連桿依次通過第二移動(dòng)副以及第一、第二和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第五連桿的另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)的第四支架連接；該分支中，第一移動(dòng)副與第一分支中的第一移動(dòng)副的移動(dòng)方向平行，第二移動(dòng)副與第一分支中的第二移動(dòng)副的移動(dòng)方向平行，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線平行；第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一分支的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線重合，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線平行，并共同平行于第一分支中第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線。

所述第一分支的第一移動(dòng)副、第二分支的第一移動(dòng)副和第五分支的第一移動(dòng)副的移動(dòng)副移動(dòng)方向相互平行并共同平行于基座，第三分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副和第四分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行且共同平行于基座；第一分支和第二分支的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第五分支的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線以及第三分支的第二移動(dòng)副和第四分支的第一移動(dòng)副的移動(dòng)方向均垂直于基座，初始狀態(tài)下動(dòng)平臺(tái)與基座平行。

所述第一分支的第一移動(dòng)副處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第一移動(dòng)自由度的輸出參數(shù)；第二分支的第二移動(dòng)副處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第二移動(dòng)自由度的輸出參數(shù)；第三分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第一轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的輸出參數(shù)；第四分支的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第二轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的輸出參數(shù)；第五分支的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的輸出參數(shù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

在保留了并聯(lián)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了空間交錯(cuò)三轉(zhuǎn)動(dòng)和垂直于基座的平面兩移動(dòng)五自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)上的完全解耦，克服了傳統(tǒng)五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制復(fù)雜、強(qiáng)耦合性、分析計(jì)算繁瑣等缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體示意簡圖。

圖中：1-第一分支、1-1-第一連桿、1-2-第二連桿、1-3-第三連桿、1-4-第四連桿、2-第二分支、2-1-第一連桿、2-2-第二連桿、2-3-第三連桿、2-4-第四連桿、3-第三分支、3-1-第一連桿、3-2-第二連桿、3-3-第三連桿、3-4-第四連桿、3-5-第五連桿、4-第四分支、4-1-第一連桿、4-2-第二連桿、4-3-第三連桿、4-4-第四連桿、4-5-第五連桿、5-第五分支、5-1-第一連桿、5-2-第二連桿、5-3-第三連桿、5-4-第四連桿、5-5-第五連桿、6-動(dòng)平臺(tái)、6-1-第一支架、6-2-第二支架、6-3-第三支架、6-4-第四支架、7-基座、7-1-第一支架、7-2-第二支架、7-3-第三支架、7-4-第四支架、7-5-第五支架。

具體實(shí)施方式

在圖1所示的三轉(zhuǎn)動(dòng)二移動(dòng)轉(zhuǎn)軸不匯交的廣義解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，基座7上設(shè)有五個(gè)支架，第一、第三、第四和第五支架均布在基座四周，第二支架設(shè)置在第一和第三支架中間，其中第一和第五支架呈對(duì)角布置，第三和第四支架呈對(duì)角布置，動(dòng)平臺(tái)6底面上均勻布置四個(gè)支架，第一和第四支架呈對(duì)角布置，第二和第三支架呈對(duì)角布置，第一和第二分支為一個(gè)連接點(diǎn)；第一分支1為pprrr分支，其中第一連桿1-1通過第一移動(dòng)副p1與基座的第一支架7-1連接，第一連桿的另一端通過第二移動(dòng)副p2與第二連桿1-2的一端連接，第二連桿的另一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1與第三連桿1-3的一端連接，第三連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2與第四連桿1-4的一端連接，第四連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3與動(dòng)平臺(tái)的第一支架6-1連接；第二分支2與第一分支結(jié)構(gòu)相同，其中第一連桿2-1通過第一移動(dòng)副p3與基座的第二支架7-2連接，第一連桿的另一端通過第二移動(dòng)副p4與第二連桿2-2的一端連接，第二連桿的另一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r4與第三連桿2-3的一端連接，第三連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r5與第四連桿2-4的一端連接，第四連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r6與動(dòng)平臺(tái)的第一支架6-1連接；

在第一和第二分支中，第二移動(dòng)副p2和p4移動(dòng)方向同時(shí)垂直于第一移動(dòng)副p1和p3移動(dòng)方和基座平面，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1和r4的轉(zhuǎn)軸垂直于第一移動(dòng)副p1和p3移動(dòng)方向且平行于第二移動(dòng)副p2和p4移動(dòng)方向，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1和r4、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2和r5和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3和r6中相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互垂直交錯(cuò)，無匯交點(diǎn)，這兩個(gè)分支中的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3和r6的軸線重合；

第三分支3為rrrrpp分支，其中的第一連桿3-1的一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r7與基座的第三支架7-3座連接，第一連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r8與第二連桿的一端3-2連接，第二連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r9與第三連桿3-3的一端連接，第三連桿的另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副r10與第四連桿3-4的一端連接，第四連桿的另一端通過第一移動(dòng)副p5與第五連桿3-5的一端連接，第五連桿的另一端通過第二移動(dòng)副p6與動(dòng)平臺(tái)的第二支架6-2連接；該分支中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r7的軸線與第一分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1的軸線平行，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r8的軸線和第一移動(dòng)副p5的移動(dòng)方向相互平行，并共同平行于第一分支中的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2軸線，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r9、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副r10的軸線和第二移動(dòng)副p6的移動(dòng)方向相互平行，并共同平行于第一分支中第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3的軸線；

第四分支4為rrrrrp分支，其中第一連桿4-1的一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r11與基座的第四支架7-4連接，第一連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r12與第二連桿4-2連接，第二連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r13與第三連桿4-3的一端連接，第三連桿的另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副r14與第四連桿4-4的一端連接，第四連桿的另一端通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副r15與第五連桿4-5的一端連接，第五連桿的另一端通過第一移動(dòng)副p7與動(dòng)平臺(tái)的第三支架6-3連接；該分支中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r11的軸線與第一分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1的軸線平行，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r12的軸線與第一分支中的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2的軸線相互平行，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r13、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副r14、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副r15的軸線和第一移動(dòng)副p7的移動(dòng)方向相互平行，并共同平行于第一分支中第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3的軸線；

第五分支5為pprrrr分支，其中第一連桿5-1的一端通過第一移動(dòng)副p8與基座的第五支架7-5連接，第一連桿的另一端通過第二移動(dòng)副p9與第二連桿5-2的一端連接，第二連桿的另一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r16與第三連桿5-3的一端連接，第三連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r17與第四連桿5-4的一端連接，第四連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r18與第五連桿5-5的一端連接，第五連桿的另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副r19與動(dòng)平臺(tái)的第四支架6-4連接；該分支中，第一移動(dòng)副p8與第一分支中的第一移動(dòng)副p1的移動(dòng)方向平行，第二移動(dòng)副p9與第一分支中的第二移動(dòng)副p2的移動(dòng)方向平行，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r16與第一分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1的軸線平行；第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r17與第一分支的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2的軸線重合，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r18和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副r19的軸線平行，并共同平行于第一分支中第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3的軸線。

所述第一分支的第一移動(dòng)副p1、第二分支的第一移動(dòng)副p3和第五分支的第一移動(dòng)副p8的移動(dòng)副移動(dòng)方向相互平行并共同平行于基座，第三分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r7和第四分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r11的軸線相互平行且共同平行于基座；第一分支和第二分支的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3和r6、第五分支的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副r19的軸線以及第三分支的第二移動(dòng)副p6和第四分支的第一移動(dòng)副p7的移動(dòng)方向均垂直于基座，初始狀態(tài)下動(dòng)平臺(tái)與基座平行。

所述第一分支的第一移動(dòng)副p1處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第一移動(dòng)自由度的輸出參數(shù)；第二分支的第二移動(dòng)副p4處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第二移動(dòng)自由度的輸出參數(shù)；第三分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r7處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第一轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的輸出參數(shù)；第四分支的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r12處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第二轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的輸出參數(shù)；第五分支的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r18處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的輸出參數(shù)。

空間直角坐標(biāo)系oxyz固定于基座，其中z軸垂直于基座平面，x軸和y軸共同平行于基座平面。通過控制這五個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)繞x軸、y軸和z軸軸線的空間交錯(cuò)三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)和沿y軸和z軸方向的平面兩自由度移動(dòng)，且此五自由度運(yùn)動(dòng)是完全解耦的，即動(dòng)平臺(tái)的三維轉(zhuǎn)動(dòng)特征僅與轉(zhuǎn)動(dòng)副有關(guān)并一一對(duì)應(yīng)，動(dòng)平臺(tái)的二維移動(dòng)特征僅與移動(dòng)副有關(guān)并一一對(duì)應(yīng)。