本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是涉及一種具有三維平動(dòng)和二維轉(zhuǎn)動(dòng)的五自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

具有空間三維平動(dòng)和二維轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)可滿足多種作業(yè)要求，如測(cè)量、噴涂、搬運(yùn)、裝配等，特別地還可應(yīng)用于多軸3d打印。

常見(jiàn)的基于串聯(lián)的三平移機(jī)構(gòu)或者delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)的3d打印機(jī)，只能按照數(shù)字積分的思路進(jìn)行逐層加工，不能在傾斜表面或者復(fù)雜曲面上進(jìn)行打印。而且，對(duì)于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件，零件中常會(huì)有空洞和懸空的部分，常規(guī)的方法是用支撐材料進(jìn)行填充，當(dāng)噴射過(guò)程完成后，支撐材料必須從模型零件中除去，但如果使用多軸3d打印機(jī)，則可在某些場(chǎng)合下，省去支撐材料。因此，多軸3d打印機(jī)成為了3d打印的一個(gè)發(fā)展方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種采用鉸接動(dòng)平臺(tái)的，且可實(shí)現(xiàn)三維平動(dòng)和二維轉(zhuǎn)動(dòng)的五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有大轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)特性，可用作多軸3d打印機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明提出的一種具有鉸接動(dòng)平臺(tái)的五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：包括定平臺(tái)、鉸接動(dòng)平臺(tái)以及布置在所述定平臺(tái)與鉸接動(dòng)平臺(tái)之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈；所述鉸接動(dòng)平臺(tái)包括上動(dòng)平臺(tái)和下動(dòng)平臺(tái)兩部分，所述上動(dòng)平臺(tái)與下動(dòng)平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，所述下動(dòng)平臺(tái)上可安裝末端執(zhí)行器；所述第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈結(jié)構(gòu)相同；所述每條支鏈均包括左驅(qū)動(dòng)臂、右驅(qū)動(dòng)臂、上連桿、上連接件、左連桿、右連桿和下連接件；所述左驅(qū)動(dòng)臂和右驅(qū)動(dòng)臂的一端與所述定平臺(tái)分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；所述定平臺(tái)與所述左、右動(dòng)臂之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副為主動(dòng)驅(qū)動(dòng)副且轉(zhuǎn)動(dòng)軸線共線；所述左驅(qū)動(dòng)臂的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上連接件連接；所述右驅(qū)動(dòng)臂的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上連桿連接；所述上連桿與所述上連接件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；所述左連桿和右連桿的上端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上連接件的一端連接，所述左連桿和右連桿的下端分別通過(guò)球鉸與所述下連接件的一端連接；在所述第一支鏈和第三支鏈中，所述下連接件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上動(dòng)平臺(tái)連接；在所述第二支鏈和第四支鏈中，所述下連接件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述下動(dòng)平臺(tái)連接。

本發(fā)明還提出另一種具有鉸接動(dòng)平臺(tái)的五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：包括固定機(jī)架、鉸接動(dòng)平臺(tái)以及布置在所述固定機(jī)架與鉸接動(dòng)平臺(tái)之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈；所述鉸接動(dòng)平臺(tái)包括上動(dòng)平臺(tái)和下動(dòng)平臺(tái)兩部分，所述上動(dòng)平臺(tái)與下動(dòng)平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，所述下動(dòng)平臺(tái)上可安裝末端執(zhí)行器；所述第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈結(jié)構(gòu)相同；所述每條支鏈均包括左滑塊、右滑塊、上連桿、上連接件、左連桿、右連桿和下連接件；所述左滑塊和右滑塊的一端與所述固定機(jī)架分別通過(guò)移動(dòng)副連接，所述移動(dòng)副為主動(dòng)驅(qū)動(dòng)副；所述左滑塊的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上連接件連接；所述右滑塊的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上連桿連接；所述上連桿與所述上連接件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；所述左連桿和右連桿的上端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上連接件的一端連接，所述左連桿和右連桿的下端分別通過(guò)球鉸與所述下連接件的一端連接；在所述第一支鏈和第三支鏈中，所述下連接件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上動(dòng)平臺(tái)連接；在所述第二支鏈和第四支鏈中，所述下連接件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述下動(dòng)平臺(tái)連接。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：鉸接動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅包括了通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的上、下動(dòng)平臺(tái)兩個(gè)構(gòu)件；由于整個(gè)機(jī)構(gòu)僅含有單自由度的運(yùn)動(dòng)副，以及采用鉸接動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)，俯仰和偏轉(zhuǎn)的角度在理論上均可接近正負(fù)90度；冗余驅(qū)動(dòng)的采用使得機(jī)構(gòu)在工作空間內(nèi)無(wú)奇異位形，保證機(jī)構(gòu)具有良好的運(yùn)動(dòng)性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明鉸接動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中各標(biāo)記如下：1定平臺(tái)，2驅(qū)動(dòng)裝置，3左驅(qū)動(dòng)臂，4右驅(qū)動(dòng)臂，5上連桿，6上連接件，7左連桿，8右連桿，9下連接件，10鉸接動(dòng)平臺(tái)，10-1上動(dòng)平臺(tái)，10-2下動(dòng)平臺(tái)，11固定機(jī)架，12左滑塊，13右滑塊，ⅰ第一支鏈，ⅱ第二支鏈，ⅲ第三支鏈，ⅳ第四支鏈。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步闡述本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲列舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下：

實(shí)施例一：

本實(shí)施例的一種具有鉸接動(dòng)平臺(tái)的五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)如圖1、圖2和圖3所示，包括定平臺(tái)1、鉸接動(dòng)平臺(tái)10，以及布置在所述定平臺(tái)1與鉸接動(dòng)平臺(tái)10之間的第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ。

所述定平臺(tái)1上固設(shè)有八個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置2。

如圖2所示，所述鉸接動(dòng)平臺(tái)10包括上動(dòng)平臺(tái)10-1和下動(dòng)平臺(tái)10-2；所述上動(dòng)平臺(tái)10-1和下動(dòng)平臺(tái)10-2通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。

所述第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ結(jié)構(gòu)相同；所述每條支鏈均包括左驅(qū)動(dòng)臂3、右驅(qū)動(dòng)臂4、上連桿5、上連接件6、左連桿7、右連桿8和下連接件9。如圖3所，所述左驅(qū)動(dòng)臂3和右驅(qū)動(dòng)臂4的一端與所述驅(qū)動(dòng)裝置2的轉(zhuǎn)軸固接，并分別與所述定平臺(tái)1通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；連接所述左驅(qū)動(dòng)臂3與所述定平臺(tái)1的轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線共線于連接所述右驅(qū)動(dòng)臂4與所述定平臺(tái)1的轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線；所述左驅(qū)動(dòng)臂3的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上連接件6連接；所述右驅(qū)動(dòng)臂4的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上連桿5連接；所述上連桿5與所述上連接件6通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；所述左連桿7和右連桿8的上端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上連接件6的一端連接，所述左連桿7和右連桿8的下端分別通過(guò)球鉸與所述下連接件9的一端連接；在所述第一支鏈ⅰ和第三支鏈ⅲ中，所述下連接件9通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上動(dòng)平臺(tái)10-1連接；在所述第二支鏈ⅱ和第四支鏈ⅳ中，所述下連接件9通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述下動(dòng)平臺(tái)10-2連接；

連接所述上動(dòng)平臺(tái)10-1與下連接件9的轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直于連接所述上動(dòng)平臺(tái)10-1和下動(dòng)平臺(tái)10-2的轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線；連接所述下動(dòng)平臺(tái)10-2與下連接件9的轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直于連接所述上動(dòng)平臺(tái)10-1和下動(dòng)平臺(tái)10-2的轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。

所述左驅(qū)動(dòng)臂3、右驅(qū)動(dòng)臂4、上連桿5與上連接件6構(gòu)成平面五桿機(jī)構(gòu)；所述上連接件6、左連桿7、右連桿8與下連接件9構(gòu)成平行四邊形。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例的一種具有鉸接動(dòng)平臺(tái)的五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)如圖4所示，包括固定機(jī)架11、與實(shí)施例一相同的鉸接動(dòng)平臺(tái)10，以及布置在所述固定機(jī)架11與鉸接動(dòng)平臺(tái)10之間第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ。所述固定機(jī)架11固設(shè)有八條豎直布置的導(dǎo)軌。所述第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ結(jié)構(gòu)相同；所述每條支鏈均包括左滑塊12、右滑塊13、上連桿5、上連接件6、左連桿7、右連桿8和下連接件9。

本實(shí)施例與實(shí)施例一不同的是：所述第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ均采用了移動(dòng)副為主動(dòng)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)形式。體現(xiàn)在具體結(jié)構(gòu)上為：所述左滑塊12與所述固定機(jī)架11的豎直導(dǎo)軌通過(guò)移動(dòng)副連接，且該移動(dòng)副為主動(dòng)驅(qū)動(dòng)副；所述右滑塊13與所述固定機(jī)架11的豎直導(dǎo)軌通過(guò)移動(dòng)副連接，且該移動(dòng)副為主動(dòng)驅(qū)動(dòng)副；所述左滑塊12通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上連接件6連接；所述右滑塊13通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上連桿5連接；所述左滑塊12、右滑塊13、上連桿5與上連接件6構(gòu)成平面五桿機(jī)構(gòu)。所述第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ其余的結(jié)構(gòu)形式與實(shí)施例一完全相同。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。