本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，尤其涉及可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)四自由度的高承載并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、作為串聯(lián)機(jī)構(gòu)的補(bǔ)充，并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由多條支鏈組成的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其具有速度快、精度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等顯著特點(diǎn)，目前已在電子封裝、食品包裝、醫(yī)療手術(shù)操作以及航空航天制造等領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用。

2、可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)四自由度的scara并聯(lián)機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于分揀、貼標(biāo)和包裝的高速運(yùn)動。已知的delta機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)空間的三維高速平動。隨著科技的進(jìn)步，單純依靠空間的三維高速平動無法滿足日益增長的技術(shù)需求，因此可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)的scara機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。但是現(xiàn)有的可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)運(yùn)動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在運(yùn)動靈活性差、機(jī)構(gòu)剛度低、承載力小等缺點(diǎn)，故提出一類可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)四自由度的高承載并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供兩種靈活性強(qiáng)、機(jī)構(gòu)剛度大、定位精度高、具有較大承載力的可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)運(yùn)動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

2、本發(fā)明為一類可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)四自由度的高承載并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由靜平臺、動平臺，以及布置在兩者之間的四條結(jié)構(gòu)相同的rpapar支鏈組成。所述四條支鏈周向間隔90度布置于靜平臺上，分別命名為第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈。所述各支鏈由主動臂、肘部連接架，以及從動臂三個部分組成，并且各支鏈中包含兩個平行四邊形結(jié)構(gòu)。

3、所述主動臂部分由主動臂短桿、主動臂驅(qū)動桿，以及主動臂輔助桿組成。各支鏈中分別對應(yīng)一個由電機(jī)以及和電機(jī)固連的減速器裝備構(gòu)成的支鏈的驅(qū)動模組，該驅(qū)動模組固定于主動臂短桿上，其輸出軸與主動臂驅(qū)動桿固連。所述主動臂短桿與靜平臺之間以軸線豎直向上的轉(zhuǎn)動副連接。主動臂驅(qū)動桿和主動臂輔助桿分別與其兩端的主動臂短桿和肘部連接架以轉(zhuǎn)動副的形式連接。所述主動臂部分與肘部連接架的上半部分構(gòu)成單條支鏈中的第一個平行四邊形結(jié)構(gòu)。

4、所述肘部連接架具有兩種形態(tài)，分別為形態(tài)一的豎直型，以及形態(tài)二的“l(fā)”型(結(jié)構(gòu)角度(夾角)是直角90度)。由于該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性，形態(tài)一型的肘部連接架在運(yùn)動過程中可保持豎直狀態(tài)，形態(tài)二型的肘部連接架在運(yùn)動過程中其下表面可保持水平狀態(tài)。

5、所述從動臂部分由兩個從動臂長桿和從動臂短桿組成。其中所述從動臂短桿具有兩種形態(tài)，與肘部連接架對應(yīng)，分別為形態(tài)一的豎直型，以及形態(tài)二的“t”型。所述兩個從動臂長桿分別與兩端的肘部連接架和從動臂短桿以轉(zhuǎn)動副的形式連接。所述肘部連接架下半部分與從動臂部分構(gòu)成單條支鏈的第二個平行四邊形結(jié)構(gòu)。為避免奇異現(xiàn)象的發(fā)生，動平臺采用矩形設(shè)計(jì)。所述從動臂中的從動臂短桿與動平臺以軸線為豎直向上的轉(zhuǎn)動副連接。

6、相對于現(xiàn)有機(jī)構(gòu)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的一類可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)四自由度的高承載并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有定位精度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。因其單支鏈具有雙平行四邊形結(jié)構(gòu)的特性，該機(jī)構(gòu)的整體剛度也相對較好，具有較高的承載能力。機(jī)構(gòu)整體的運(yùn)動關(guān)節(jié)均采用轉(zhuǎn)動副，可提高機(jī)構(gòu)的可靠性以及靈活性。

技術(shù)特征：

1.一類可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)四自由度的高承載并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括靜平臺、動平臺以及四條結(jié)構(gòu)相同的rpapar支鏈(分別命名為第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈)。所述四條支鏈沿靜平臺周向間隔90度均勻布置。所述支鏈由主動臂、肘部連接架以及從動臂組成。所述主動臂部分由主動臂豎直短桿，主動臂驅(qū)動桿和主動臂輔助桿組成。其中，所述主動臂短桿與靜平臺之間以轉(zhuǎn)動副的形式連接。所述主動臂驅(qū)動桿和主動臂輔助桿的兩端分別與主動臂短桿，以及肘部連接架以轉(zhuǎn)動副的形式連接。驅(qū)動電機(jī)與減速器裝置組成的模塊布置在主動臂豎直短桿處，驅(qū)動電機(jī)輸出軸經(jīng)過減速器裝置后與主動臂驅(qū)動桿固連。所述肘部連接架具有兩種形態(tài)，其中形態(tài)一為豎直型，形態(tài)二為“l(fā)”型(結(jié)構(gòu)角度(夾角)是直角90度)。所述主動臂部分以及肘部連接架的上半部分構(gòu)成單條支鏈中的第一個平行四邊形結(jié)構(gòu)。所述從動臂由兩根從動臂長桿，以及從動臂短桿組成。其中從動臂長桿兩端分別與肘部連接架，以及從動臂短桿以轉(zhuǎn)動副的形式連接。所述從動臂短桿具有兩種形態(tài)，其中形態(tài)一為豎直型，形態(tài)二為“t”型。所述肘部連接架的下半部分與從動臂構(gòu)成單條支鏈中的第二個平行四邊形結(jié)構(gòu)。所述從動臂下短桿與動平臺之間以轉(zhuǎn)動副形式連接。為避免奇異，動平臺采用矩形的設(shè)計(jì)形式。所述肘部連接架及其對應(yīng)的從動臂短桿構(gòu)成兩種不同類型的支鏈結(jié)構(gòu)。兩種支鏈結(jié)構(gòu)對應(yīng)的4-rpapar并聯(lián)機(jī)構(gòu)均可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)運(yùn)動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一類可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)四自由度的高承載并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述rpapar支鏈具有兩種布置形式。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一類可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)四自由度的高承載并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：單條支鏈中雙平行四邊形結(jié)構(gòu)的布置形式。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一類可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)四自由度的高承載并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：兩種形式的肘部連接架。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一類可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)四自由度的高承載并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該類機(jī)構(gòu)為4?RPaPaR(R：轉(zhuǎn)動副，Pa：廣義移動副、即平行四邊形結(jié)構(gòu)的運(yùn)動類型)并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由靜平臺、動平臺、末端執(zhí)行器，以及連接靜、動平臺之間的4條完全相同的支鏈構(gòu)成。4條支鏈沿靜平臺周向間隔90度均勻布置。所述支鏈可劃分為主動臂、肘部連接架和從動臂。靜平臺與各支鏈連接處均形成豎直向上的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。所述單條支鏈中包含兩個平行四邊形結(jié)構(gòu)。所述肘部連接架具有兩種形態(tài)，對應(yīng)的從動臂短桿也具有兩種形態(tài)。各支鏈與動平臺亦形成豎直向上的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動靈活，承載能力強(qiáng)，固定于動平臺上的末端執(zhí)行器可實(shí)現(xiàn)三平一轉(zhuǎn)運(yùn)動。

技術(shù)研發(fā)人員：梁棟,張珺鵬,石浩昊,崔滿軍,馮世順,王文凱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14