一種(2t)&2r四自由度解耦混聯(lián)機(jī)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(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、動態(tài)性能好、易求得運(yùn)動學(xué)反解等各自的優(yōu)點(diǎn)，同時又能避免單純串、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)動耦合性強(qiáng)的問題?；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)動控制等方面存在著諸多問題。因此，為簡化混聯(lián)機(jī)器人的控制過程，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)問題。
[0004]在四自由度混聯(lián)機(jī)器人研宄中，F(xiàn)ANUC公司的FANUC Robot MiA/6s是在3平移Delta機(jī)構(gòu)的動平臺上，再串聯(lián)IR構(gòu)成的4D0F混聯(lián)機(jī)器人。對于混聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦性研宄取得一些進(jìn)展，例如，中國專利文獻(xiàn)CN102085660A提出一種三自由度解耦混聯(lián)機(jī)器人由一個轉(zhuǎn)動副串接一個二自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，運(yùn)動完全解耦。中國專利文獻(xiàn)CN102172913A提出了一種四自由度混聯(lián)解耦機(jī)器人，該混聯(lián)機(jī)構(gòu)中并聯(lián)部分實(shí)現(xiàn)一移一轉(zhuǎn)的功能，具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動靈活、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。上述發(fā)明混聯(lián)機(jī)構(gòu)中還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)并聯(lián)部分實(shí)現(xiàn)兩移的功能，解耦性也沒有很好解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、運(yùn)動解耦的兩移兩轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機(jī)器人。主要由一個兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(2T)連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)動平臺上的串聯(lián)分支2R組成(2T) &2R混聯(lián)機(jī)構(gòu)。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由定平臺、動平臺、以及連接動平臺和定平臺的兩個分支組成。定平臺為長方形結(jié)構(gòu)，兩對邊布置有一個垂直于定平臺的圓柱導(dǎo)軌和一個平行于定平臺的滑槽。分支一是由一個圓柱副、兩個軸線相互平行的轉(zhuǎn)動副和一個連接動平臺的轉(zhuǎn)動副以及連接它們之間的三個連桿組成；分支二由兩個中心線相互垂直的移動副和一個連接動平臺的轉(zhuǎn)動副以及連接它們之間的兩個連桿組成；分支三由兩個軸線相互垂直于的轉(zhuǎn)動副以及它們的連桿組成。
[0006]分支一中第一個連桿的一端通過圓柱副與第二個連桿連接，第二個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第三個連桿連接，第三個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，其中前三個運(yùn)動副軸線相互平行且垂直于定平臺，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副垂直于前三個運(yùn)動副軸線；分支二中，第一個連桿的一端通過移動副與定平臺連接，該第一個連桿的另一端通過移動副與第二個連桿連接，該第二個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，其中兩個移動副中心線相互垂直，與定平臺連接的移動副平行于定平臺，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副平行于動平臺垂直于分支一中轉(zhuǎn)動副；分支三中，第一個連桿通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第一連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副與混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端連接，其中兩個轉(zhuǎn)動軸線相互垂直。
[0007]上述分支一中，定平臺連接圓柱副為輸入驅(qū)動，第一個連桿在圓柱副的驅(qū)動下發(fā)生移動，并帶動第二連桿發(fā)生移動，第二連桿的移動帶動第三連桿以及動平臺發(fā)生上下移動；上述分支二中與定平臺連接的移動副為主動驅(qū)動，第一個連桿在移動副的驅(qū)動下發(fā)生移動，并帶動第二連桿發(fā)生移動，第二連桿的移動帶動動平臺發(fā)生移動；分支三中兩個轉(zhuǎn)動副分別為輸入驅(qū)動，使得混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端分別繞這兩個轉(zhuǎn)動副軸線的轉(zhuǎn)動；且兩個移動和兩個轉(zhuǎn)動運(yùn)動是解親的，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)穩(wěn)定，剛性好，運(yùn)動副全部為低副，裝配簡單；
[0010]2、實(shí)現(xiàn)了空間兩個移動自由度和兩個轉(zhuǎn)動自由度解耦；
[0011]3、相對與并聯(lián)機(jī)構(gòu)而言，具有更大的操作空間。
【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(shí)施方式】
[0014]在圖2所示的一種兩移兩轉(zhuǎn)四自由度解耦空間混聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，混聯(lián)機(jī)構(gòu)分支一中第一連桿4的一端通過圓柱副3與定平臺I上圓柱滑軌2連接，第一連桿4的另一端通過轉(zhuǎn)動副5與第二個連桿6連接，第二個連桿6另一端通過轉(zhuǎn)動副7與第三個連桿8連接，連桿8另一端通過轉(zhuǎn)動副9與動平臺10連接；分支二中，第一連桿13的一端通過移動副12與定平臺I上的滑槽11連接，第一連桿的另一端通過移動副14與連桿15連接，連桿15另一端通過轉(zhuǎn)動副16與動平臺10連接；與動平臺串接的分支三中第一個連桿18 —端通過轉(zhuǎn)動副17與動平臺連接，連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副19與機(jī)構(gòu)末端20連接。
[0015]分支一中的圓柱副3軸線垂直于定平臺1，轉(zhuǎn)動副5、7的軸線互相平行且與圓柱副3軸線平行，于動平臺連接的轉(zhuǎn)動副9平行于動平臺10同時垂直于運(yùn)動副3、5、7軸線；分支二中移動副12中心線平行于定平臺I垂直于轉(zhuǎn)動副9的軸線，移動副14中心線垂直于定平臺且垂直于移動副12中心線，平行于分支一中運(yùn)動副3、5、7軸線，轉(zhuǎn)動副16軸線平行于移動副12中心線垂直于轉(zhuǎn)動副5、7軸線及移動副14中心線；分支三中與動平臺連接轉(zhuǎn)動副17軸線平行于定平臺I和分支二中轉(zhuǎn)動副16軸線，轉(zhuǎn)動副19軸線垂直于動平臺10及平行于轉(zhuǎn)動副3、5、7軸線移動副14中心線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種兩移兩轉(zhuǎn)四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其主要包括一個兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(2T)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)動平臺上的串聯(lián)分支2R組成，兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由定平臺、動平臺、以及連接動平臺和定平臺的兩個分支組成。其特征在于:定平臺為長方形結(jié)構(gòu)，兩對邊布置有一個垂直于定平臺的圓柱導(dǎo)軌和一個平行于定平臺的滑槽；分支一中第一個連桿的一端通過圓柱副與第二個連桿連接，第二個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第三個連桿連接，第三個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，其中前三個運(yùn)動副軸線相互平行且垂直于定平臺，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副垂直于前三個運(yùn)動副軸線；分支二中，第一個連桿的一端通過移動副與定平臺連接，該第一個連桿的另一端通過移動副與第二個連桿連接，該第二個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，其中兩個移動副中心線相互垂直，與定平臺連接的移動副平行于定平臺，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副平行于動平臺垂直于分支一中轉(zhuǎn)動副；分支三中，第一個連桿通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第一連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副與混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端連接，其中兩個轉(zhuǎn)動軸線相互垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩移兩轉(zhuǎn)四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:上述分支一中與定平臺連接圓柱副為輸入驅(qū)動；上述分支二中與定平臺連接的移動副為輸入驅(qū)動；上述分支三串聯(lián)2R支鏈中的兩個轉(zhuǎn)動副分別為兩個輸入驅(qū)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩移兩轉(zhuǎn)四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:上述分支二中第三個連桿兩端相互垂直的轉(zhuǎn)動副可以用萬向鉸代替。
【專利摘要】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)。主要由一個兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(2T)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)動平臺上的串聯(lián)分支2R組成(2T)&2R混聯(lián)機(jī)構(gòu)。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由定平臺、動平臺、以及連接動平臺和定平臺的兩個分支組成；分支一是由一個圓柱副、兩個軸線相互平行的轉(zhuǎn)動副和一個連接動平臺的轉(zhuǎn)動副以及連接它們之間的三個連桿組成；分支二由兩個中心線相互垂直的移動副和一個連接動平臺的轉(zhuǎn)動副以及連接它們之間的兩個連桿組成；分支三由兩個軸線相互垂直于的轉(zhuǎn)動副以及它們的連桿組成。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)沿滑槽方向和垂直于定平臺方向的兩個移動，繞串聯(lián)分支2R轉(zhuǎn)動軸線的兩個轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，操作空間大、運(yùn)動解耦，易于控制。
【IPC分類】B25J9-00
【公開號】CN104626115
【申請?zhí)枴緾N201510032526
【發(fā)明人】曹毅, 秦友蕾, 周輝, 劉凱
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月20日