一種1t&(2t)&1r四自由度解耦混聯(lián)機構(gòu)的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機器人領(lǐng)域，特別涉及一種空間解耦混聯(lián)機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]串聯(lián)機構(gòu)運動范圍大、運作靈巧。并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、精度高、運動范圍小，適合于要求移動量較小、出力大的場合。因此集串、并聯(lián)機構(gòu)優(yōu)點的新型混聯(lián)機器人，具有小巧輕便、高靈活度的特點?；炻?lián)機器人的串聯(lián)部分用來完成較大范圍的空間位置定位，兼顧提高整個機器人的靈活性；并聯(lián)部分實現(xiàn)區(qū)域小范圍的姿態(tài)定位，兼顧機器人的剛度和穩(wěn)定性。
[0003]我國不少機構(gòu)學(xué)者已設(shè)計出諸多四、五、六自由度新型混聯(lián)機器人機構(gòu)，并申請了 相關(guān)專利，如中國專利 -CN1462669，CN101049692，CN102672709A，CN104057442A，CN103433918A，CN203427028U。目前對于四、五自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)解耦性研宄則相對較少。中國專利CN 102896628A，CN 103624778 A分別提出一種四自由度解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)上述發(fā)明機構(gòu)雖然機構(gòu)動平臺能實現(xiàn)四自由度運動，但是能實現(xiàn)解耦的并聯(lián)機構(gòu)十分稀少，大部分并聯(lián)機構(gòu)的解耦性并沒有很好解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易于控制、運動解耦的三移一轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機構(gòu)。本發(fā)明主要包括一個兩分支并聯(lián)機構(gòu)(2T)和連接在并聯(lián)機構(gòu)底平臺上滑槽IT以及連接其動平臺上轉(zhuǎn)動副IR。兩分支并聯(lián)機構(gòu)由底平臺、動平臺、以及連接動平臺和底平臺的兩個分支組成；所述底平臺為長方形，其下方兩對邊布有導(dǎo)軌，其上方兩對邊布置有一個圓柱導(dǎo)軌和方形導(dǎo)軌，動平臺為長方形。固定滑槽通過移動副與底平臺導(dǎo)軌連接。分支一是由一個圓柱副和一個平行四邊形鉸鏈和兩個軸線相互垂直轉(zhuǎn)動副，以及連接它們的連桿組成；分支二由兩個中心線相互垂直的移動副和一個轉(zhuǎn)動副，以及連接它們的連桿組成；混聯(lián)機構(gòu)末端通過一個轉(zhuǎn)動副與動平臺連接。
[0005]固定滑槽通過移動副與底平臺導(dǎo)軌連接；分支一中第一連桿的一端通過圓柱副與底平臺圓柱導(dǎo)軌連接，另一端與平行四邊形鉸鏈連接，該平行四邊形鉸鏈另一端與第二個連桿連接，第二個連桿連接另一端通過轉(zhuǎn)動副與第三個連桿連接，連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副動平臺連接；分支二中第一連桿的一端通過移動副與底平臺方形導(dǎo)軌連接，第一連桿的另一端通過移動副與第二連桿的一端連接，該連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接；混聯(lián)機構(gòu)末端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接。
[0006]上述與底平臺連接的移動副平行于底平臺，上述分支一中圓柱副軸線、平行四邊形鉸鏈軸線及與之連接的一個轉(zhuǎn)動副軸線平行，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副軸線垂直于動平臺；上述分支二中與底平臺連接的移動副垂直于定平臺，第二個移動副中心線垂直于底平臺連接的移動副平行于分支一中圓柱副軸線，于動平臺連接的轉(zhuǎn)動副平行于動平臺，同時垂直于分支一中圓柱副軸線；上述與動平臺相連一個轉(zhuǎn)動副其軸線垂直于動平臺。
[0007]上述與底平臺連接的移動副為輸入驅(qū)動，底平臺在移動副的驅(qū)動下帶動分支二、動平臺發(fā)生移動，最終帶動混聯(lián)機構(gòu)末端發(fā)生移動；上述分支一中與定平臺連接的圓柱副為輸入驅(qū)動，第一個連桿在圓柱副的驅(qū)動下發(fā)生移動，并帶動第二、三個連桿發(fā)生移動，第三連桿的移動帶動動平臺發(fā)生移動；上述分支二中與定平臺連接移動副為輸入驅(qū)動，第一個連桿在移動副的驅(qū)動下發(fā)生上下移動，并帶動第二個連桿上下移動，第二連桿的移動帶動動平臺發(fā)生上下移動；上述與動平臺相連一個轉(zhuǎn)動副為輸入驅(qū)動，機構(gòu)末端在轉(zhuǎn)動副的驅(qū)動下發(fā)生轉(zhuǎn)動。且這三個方向的三個移動和一個轉(zhuǎn)動運動是解耦的，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:
[0009]1、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有較大的可操作工作空間；
[0010]2、實現(xiàn)了空間三個移動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度運動解耦；
[0011]3、所有輸入驅(qū)動全部與平臺相連，這樣減少了桿件的負載，具有良好的運動性和穩(wěn)定性及較大的反應(yīng)速度。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的立體示意簡圖；
[0013]圖2整體示意結(jié)構(gòu)簡圖。
【具體實施方式】
[0014]在圖1、2所示的一種三移一轉(zhuǎn)四自由度解耦空間混聯(lián)機構(gòu)示意圖中，底平臺、動平臺15為長方形結(jié)構(gòu)，該底平臺上方兩對邊布置有圓柱導(dǎo)軌3、方形導(dǎo)軌，導(dǎo)軌3的軸線與底平臺平行，方形導(dǎo)軌中心線垂直于底平臺，底平臺下方兩對邊布置有滑槽2;固定滑槽I通過移動副2與底平臺下方導(dǎo)軌連接，;分支一中的第一連桿的一端通過圓柱副4與圓柱導(dǎo)軌3連接，該連桿的另一端與平行四邊形鉸鏈5連接，平行四邊形鉸鏈5另一端與第二個連桿6連接，連桿6的另一端通過轉(zhuǎn)動副7與第三個連桿8連接，連桿8的另一端通過轉(zhuǎn)動副9動平臺15連接；分支二中的第一連桿11的一端通過運動副10與定平臺上的方形導(dǎo)軌連接，該連桿11的另一端通過移動副12與第二個連桿13連接，第二個連桿13另一端通過轉(zhuǎn)動副14與動平臺15連接；機構(gòu)末端17通過轉(zhuǎn)動副16與動平臺15連接。
[0015]移動副2平行于底平臺，分支一中的圓柱副4的軸線平行底平臺所在的邊，平行四邊形鉸鏈4、及與鉸鏈連接的一個轉(zhuǎn)動副7的軸線相互平行，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副9軸線垂直于動平臺15且垂直于4、5、7、軸線；分支二中移動副10的中心線垂直于底平臺所在的邊，垂直于移動副2的中心線，移動副12的中心線平行于分支一中圓柱副4的軸線，轉(zhuǎn)動副14的軸線平行于動平臺，垂直于轉(zhuǎn)動副7、9的軸線；與機構(gòu)末端17連接的轉(zhuǎn)動副16軸線垂直于動平臺。
【主權(quán)項】
1.一種1T&(2T)&1R四自由度解耦混聯(lián)機構(gòu)，其主要包括一個兩分支并聯(lián)機構(gòu)(2T)和連接在并聯(lián)機構(gòu)底平臺上滑槽IT以及連接其動平臺上轉(zhuǎn)動副IR。其特征在于:固定滑槽通過移動副與底平臺導(dǎo)軌連接；分支一中第一連桿的一端通過圓柱副與底平臺圓柱導(dǎo)軌連接，另一端與平行四邊形鉸鏈連接，該平行四邊形鉸鏈另一端與第二個連桿連接，第二個連桿連接另一端通過轉(zhuǎn)動副與第三個連桿連接，連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副動平臺連接；分支二中第一連桿的一端通過移動副與底平臺方形導(dǎo)軌連接，第一連桿的另一端通過移動副與第二連桿的一端連接，該連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接；混聯(lián)機構(gòu)末端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解耦的三移一轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機構(gòu)，其特征在于:上述與底平臺連接的移動副平行于底平臺，上述分支一中圓柱副軸線、平行四邊形鉸鏈軸線及與之連接的一個轉(zhuǎn)動副軸線平行，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副軸線垂直于動平臺；上述分支二中與底平臺連接的移動副垂直于定平臺，第二個移動副中心線垂直于底平臺連接的移動副平行于分支一中圓柱副軸線，于動平臺連接的轉(zhuǎn)動副平行于動平臺，同時垂直于分支一中圓柱副軸線；上述與動平臺相連一個轉(zhuǎn)動副其軸線垂直于動平臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解耦的三移一轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機構(gòu)，其特征在于:上述與底平臺連接的移動副為輸入驅(qū)動；上述分支一中與定平臺連接的圓柱副為輸入驅(qū)動；上述分支二中與定平臺連接移動副為輸入驅(qū)動；上述與動平臺相連一個轉(zhuǎn)動副為輸入驅(qū)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解耦的三移一轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機構(gòu)，其特征在于:上述分支一中，第三個連桿兩端的轉(zhuǎn)動副可以用萬向鉸代替。
【專利摘要】本發(fā)明屬于機器人領(lǐng)域，特別涉及一種空間解耦混聯(lián)機構(gòu)。其主要包括一個兩分支并聯(lián)機構(gòu)(2T)和連接在并聯(lián)機構(gòu)底平臺上滑槽1T以及連接其動平臺上轉(zhuǎn)動副1R。兩分支并聯(lián)機構(gòu)由底平臺、動平臺、以及連接動平臺和底平臺的兩個分支組成；所述底平臺為長方形，其下方兩對邊布有導(dǎo)軌，其上方兩對邊布置有一個圓柱導(dǎo)軌和方形導(dǎo)軌，動平臺為長方形。固定滑槽通過移動副與底平臺導(dǎo)軌連接；分支一是由一個圓柱副和一個平行四邊形鉸鏈和兩個軸線相互垂直轉(zhuǎn)動副，以及連接它們的連桿組成；分支二由兩個中心線相互垂直的移動副和一個轉(zhuǎn)動副，以及連接它們的連桿組成；混聯(lián)機構(gòu)末端通過一個轉(zhuǎn)動副與動平臺連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)動平臺沿平行于定平臺方向及垂直于定平臺的三個移動和繞垂直于定平臺軸線的轉(zhuǎn)動，各運動解耦、易于控制、操作空間大、速度快，承載力強。
【IPC分類】B25J9-00
【公開號】CN104690715
【申請?zhí)枴緾N201510032674
【發(fā)明人】曹毅, 秦友蕾, 周輝, 王琨, 丁銳
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年1月20日