一種1t&(2r)&1r四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種空間解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]混聯(lián)機(jī)器人同時(shí)兼具串聯(lián)機(jī)器人工作空間大、易控制，并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、剛度大、誤差積累少、動(dòng)態(tài)性能好、易求得運(yùn)動(dòng)學(xué)反解等各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能避免單純串、并聯(lián)構(gòu)型缺點(diǎn)，在現(xiàn)代制造業(yè)中更具有實(shí)用性。
[0003]由于混聯(lián)機(jī)器人包涵并聯(lián)結(jié)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在運(yùn)動(dòng)耦合性強(qiáng)的問(wèn)題?；炻?lián)機(jī)器人耦合性的存在使得機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算分析和運(yùn)動(dòng)控制等方面存在著諸多問(wèn)題。因此，為簡(jiǎn)化混聯(lián)機(jī)器人的控制過(guò)程，提高混聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦性已經(jīng)成為機(jī)構(gòu)學(xué)研宄領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。
[0004]在兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)研宄中，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102294691A、CN102126212A分別提出了一種兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，他所綜合的轉(zhuǎn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副較少，且基本上利用虎克鉸，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不夠。對(duì)于混聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦性研宄取得一些進(jìn)展，例如，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102120205A提出了一種單噴槍噴涂五軸混聯(lián)機(jī)器人，該機(jī)構(gòu)2自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)串接一個(gè)3自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。不僅編程容易，制造及控制精度也易提高，上述發(fā)明機(jī)構(gòu)雖然機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)三移兩轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但是目前國(guó)內(nèi)對(duì)一移三轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)的研宄還很少，大部分機(jī)構(gòu)的解耦性并沒(méi)有很好解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、運(yùn)動(dòng)解耦的一移三轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)。其主要包括一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(2R)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)上的一個(gè)移動(dòng)副IT以及連接其上平臺(tái)上的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副IR。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由下平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、以及連接動(dòng)平臺(tái)和下平臺(tái)的兩個(gè)分支組成。所述下平臺(tái)為長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)其上方布有一個(gè)平行于下平臺(tái)的圓柱導(dǎo)軌，其下方布置有梯形導(dǎo)軌。
[0006]固定滑槽通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)導(dǎo)軌連接，其移動(dòng)中心線與底平面平行。分支一由一個(gè)圓柱副和一個(gè)平行四邊形鉸鏈和兩個(gè)軸線相互垂直轉(zhuǎn)動(dòng)副，以及連接它們的連桿組成，其中圓柱副、平行四邊形鉸鏈、與鉸鏈連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行；分支二由兩個(gè)軸線相互垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)副組成；混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接。
[0007]上述分支中，與固定導(dǎo)軌連接的移動(dòng)副為輸入運(yùn)動(dòng)副，在移動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)下底平臺(tái)及并聯(lián)機(jī)構(gòu)將發(fā)生移動(dòng)，最終帶動(dòng)機(jī)構(gòu)末端移動(dòng)。上述分支一中與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)下，機(jī)構(gòu)末端發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；分支二中與下平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)，第一個(gè)連桿在轉(zhuǎn)動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，第一個(gè)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)?’與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)機(jī)構(gòu)末端轉(zhuǎn)動(dòng)；且這三個(gè)方向的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)是解耦的，互不干涉。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，裝配簡(jiǎn)單，可以降低制造成本；
[0010]2、實(shí)現(xiàn)了空間一個(gè)移動(dòng)自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度解耦；
[0011]3、具有較大的運(yùn)動(dòng)空間尤其是沿滑槽方向的一維移動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的立體示意簡(jiǎn)圖。
[0013]圖2整體示意結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]在圖2所示的一種一移三轉(zhuǎn)四自由度解耦空間混聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，固定滑槽I通過(guò)移動(dòng)副2與下平臺(tái)3連接。分支一中第一個(gè)連桿6的一端通過(guò)圓柱動(dòng)副5與下平臺(tái)3上圓柱導(dǎo)軌4連接，第一個(gè)連桿6的另一端與平行四邊形鉸鏈7連接，鉸鏈7的另一端與第二個(gè)連桿8連接，連桿8的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副9與第三個(gè)連桿10連接。連桿10另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副11與動(dòng)平臺(tái)12連接；分支二中第一連桿15的一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副14與下平臺(tái)3連接，第一連桿15的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副16與動(dòng)平臺(tái)12連接；機(jī)構(gòu)末端18通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副17與動(dòng)平臺(tái)12連接。
[0015]移動(dòng)副2中心線平行于下平臺(tái)。分支一中的與下平臺(tái)連接的圓柱副5的軸線平行于下平臺(tái)且平行于移動(dòng)副2中心線，平行四邊形鉸鏈7的軸線平行于圓柱副5的軸線，轉(zhuǎn)動(dòng)副9的軸線平行于運(yùn)動(dòng)副5、7軸線，與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副11軸線平行于下平臺(tái)3垂直于運(yùn)動(dòng)副5、7、9軸線；分支二中與下平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副14軸線平行于下平面3及運(yùn)動(dòng)副5、7、9軸線與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副16軸線與分支一中轉(zhuǎn)動(dòng)副11的軸線同軸且垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副14的軸線；與混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端相連的轉(zhuǎn)副17軸線垂直于動(dòng)平臺(tái)12。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種1T&(2R)&1R四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)其主要包括一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(2R)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)上的一個(gè)移動(dòng)副IT以及連接其上平臺(tái)上的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副IR。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由下平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、以及連接動(dòng)平臺(tái)和下平臺(tái)的兩個(gè)分支組成。其特征在于:下平臺(tái)為長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)其上方布有一個(gè)平行于下平臺(tái)的圓柱導(dǎo)軌，其下方布置有梯形導(dǎo)軌，固定滑槽通過(guò)移動(dòng)副與下平臺(tái)導(dǎo)軌連接；分支一中第一連桿的一端通過(guò)軸線平行于下平臺(tái)的圓柱副與定平臺(tái)圓柱導(dǎo)軌連接，另一端與平行四邊形鉸鏈連接其鉸鏈軸線平行于圓柱副軸線，該平行四邊形鉸鏈另一端與第二個(gè)連桿連接，第二個(gè)連桿另一端通過(guò)軸線平行于圓柱副的轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三個(gè)連桿連接，第三個(gè)連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副動(dòng)平臺(tái)連接其軸線平行于下平臺(tái)垂直于圓柱副軸線；分支二中，第一個(gè)連桿一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與定平臺(tái)上連接，第一個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行于下平臺(tái)同時(shí)與分支一中與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副共軸；混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接其軸線垂直于動(dòng)平臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一移三轉(zhuǎn)四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:上述與下平臺(tái)連接的移動(dòng)副IT為輸入驅(qū)動(dòng)；上述分支一中與動(dòng)平臺(tái)連接轉(zhuǎn)副為輸入驅(qū)動(dòng)；上述分支二中與下平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)。上述與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一移三轉(zhuǎn)四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:上述分支一中與動(dòng)平臺(tái)連接的兩個(gè)軸線相互垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)副可以用萬(wàn)向鉸代替；上述分支二中與動(dòng)平臺(tái)連接的兩個(gè)軸線相互垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)副可以用萬(wàn)向鉸代替。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種空間解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)。其主要包括一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(2R)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)上的一個(gè)移動(dòng)副1T以及連接其上平臺(tái)上的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副1R。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由下平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、以及連接動(dòng)平臺(tái)和下平臺(tái)的兩個(gè)分支組成。所述下平臺(tái)為長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)其上方布有一個(gè)平行于下平臺(tái)的圓柱導(dǎo)軌，其下方布置有梯形導(dǎo)軌，固定滑槽通過(guò)移動(dòng)副與下平臺(tái)導(dǎo)軌連接；分支一是由一個(gè)圓柱副和一個(gè)平行四邊形鉸鏈和兩個(gè)軸線相互垂直轉(zhuǎn)動(dòng)副，以及連接它們的連桿組成，其中圓柱副、平行四邊形鉸鏈、與鉸鏈連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行；分支二是由兩個(gè)軸線相互垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)副組成；混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接。發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)一移三轉(zhuǎn)功能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作空間大、運(yùn)動(dòng)解耦，易于控制。
【IPC分類(lèi)】B25J9-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104552279
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510032529
【發(fā)明人】曹毅, 秦友蕾, 陳海, 葛姝翌, 賁素東
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月20日