一種(1t2r)&1r四自由度解耦混聯機構的制作方法
【專利說明】
所屬技術領域
[0001]本發(fā)明屬于機器人領域，特別涉及一種空間解耦混聯機構。
【背景技術】
[0002]混聯機器人是指:至少包括一個并聯機構和一個或多個串聯機構按照一定的方式組合在一起的復雜機械系統?；炻摍C器人同時兼具串聯機器人工作空間大、易控制，并聯機器人結構穩(wěn)定、剛度大、誤差積累少、動態(tài)性能好、等各自的優(yōu)點，同時又能避免單純串、并聯構型缺點，在現代制造業(yè)中更具有實用性，已在焊接、噴漆、搬運、汽車裝配、醫(yī)療等領域得到了應用。
[0003]少自由度并聯機構設計與創(chuàng)新是混聯機構的設計一個重要前提，由于混聯機器人包涵并聯結構，并聯機構存在運動耦合性強的問題?；炻摍C器人耦合性的存在使得機構在機構設計、計算分析和運動控制等方面存在著諸多問題。因此，為簡化混聯機器人的控制過程，提高混聯機構的解耦性已經成為機構學研宄領域的熱點問題。
[0004]對于三自由度并聯機構的解耦性研宄取得一些進展，例如，中國專利文獻CN102431028 A提出了具有運動解耦、動平臺靈活性高、控制系統易于開發(fā)、標定更為簡便、能夠實現動平臺兩個轉動和一個移動運動。三自由度解耦并聯機構的存在為混聯解耦機構的發(fā)現提供重要的基礎，目前國內學者發(fā)明了一些四自由度混聯機構，例如，中國專利CN203427028U發(fā)明了一種四自由度混聯機器人。上述發(fā)明機構雖然機構動平臺能實現四自由度運動，但是能實現解耦的混聯機構十分稀少，大部分混聯機構的解耦性并沒有很好解決。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種結構穩(wěn)定、易于控制、運動解耦的一移三轉四自由度混聯機構。本發(fā)明由一個并聯機構(1T2R)和連接在并聯機構的一個轉動副IR構成(1T2R)&1R四自由度解耦混聯機構。并聯機構由定平臺、動平臺、以及連接定平臺和動平臺的三個分支。分支一是由一個中心線垂直于定平臺移動副和兩個軸線相互垂直轉動副及連接它們的兩個連桿組成；分支二由三個軸線平行于定平臺轉動副和兩個軸線平行于定平臺且垂直前三個轉動副的軸線，以及連接它們的四個連桿組成；分支三由一個移動副和一個平行四邊形鉸鏈和三個轉動副，以及連接它們的四個連桿組成；混聯機構末端通過垂直于動平臺的轉動副與動平臺連接。
[0006]分支一中第一連桿的一端通過中心線垂直于定平臺的移動副與定平臺連接，第一連桿另一端通過軸線平行于定平臺的轉動副與第二個連桿連接，第二個連桿的另一端通過軸線垂直于前一個轉動副軸線且平行于定平臺的轉動副與動平臺連接；分支二中第一個連桿通過軸線平行于定平臺的轉動副與定平臺連接，連桿的另一端通過轉動副與第二個連桿連接，第二個連桿的另一端通過轉動副與第三個連桿連接，第三個連桿的另一端通過轉動副與第四個連桿連接，第四個連桿另一端通過轉動副與動平臺連接，其中與第一、二連桿連接的轉動副軸線相互平行，第四個連桿兩端的轉動副軸線相互平行且垂直于第一、二連桿連接的轉動副軸線；分支三中第一連桿的一端通過移動副與定平臺滑槽連接，另一端與平行四邊形鉸鏈連接其軸線平行于移動副中心線，該平行四邊形鉸鏈另一端與第二個連桿連接，連桿另一端通過軸線平行于平行四邊形鉸鏈軸線的轉動副與第三個連桿連接，第三個連桿另一端通過轉動副與第四個連桿連接，連桿四的另一端通過軸線垂直于第三個連桿兩端轉動副軸線且平行于定平臺的轉動副與動平臺連接；機構末端通過垂直于動平臺的轉動副與動平臺連接。
[0007]上述分支中，分支一中與定平臺連接的移動副為輸入驅動；第一連桿在移動副的驅動下發(fā)生移動，并帶第二個連桿及動平臺發(fā)生移動；上述分支一中與第一個連桿連接的轉動副為輸入驅動，第二個連桿在轉動副的驅動下，帶動動平臺發(fā)生轉動；分支三中與動平臺連接的轉動副為輸入動驅動，帶動動平臺發(fā)生轉動；與動平臺連接的轉動副為輸入驅動，混聯機構末端在轉動副的驅動下發(fā)生轉動。
[0008]本發(fā)明與現有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0009]1、結構穩(wěn)定，運動副有低副也有復合運動副，裝配簡單；
[0010]2、實現了空間一個移動自由度和三個轉動自由度解耦；
[0011]3、所有輸入驅動全部與平臺相連，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整體示意結構簡圖。
【具體實施方式】
[0014]在圖2所示的一種一移三轉四自由度解耦空間混聯機構示意圖中，定平臺I動平臺27為長方形結構，該定平臺I的底邊布有滑槽17，滑槽17中心線與定平臺平行；分支一中的第一連桿4的一端通過移動副3與定平臺I上2連接，該連桿4的另一端通過轉動副
5與第二個連桿連接6，連桿6的另一端通過轉動副7動平臺27連接；分支二中的第一連桿9的一端通過轉動副8與定平臺I連接，該連桿9的另一端通過轉動副10與第二個連桿11連接，連桿11的另一端通過轉動副12與第三個連桿13連接，該連桿13的另一端通過轉動副14與第四個連桿15連接，連桿15另一端通過轉動副16與動平臺27連接；分支三中的第一連桿19的一端通過移動副18與定平臺上滑槽17連接，該連桿19的另一端與平行四邊形鉸鏈20連接，鉸鏈20另一端與第二個連桿20連接，連桿21另一端通過轉動副22與第三個連桿的23 —端連接，連桿23的另一端通過轉動副24與第四連桿25連接，連桿25另一端通過轉動副26與動平臺27連接；機構末端29通過轉動副28與動平臺27連接。
[0015]分支一中的移動副3的中心線垂直于定平臺I所在平面，轉動副5、7軸線相互垂直且都平行于定平臺I ;分支二中轉動副8、10、12的軸線相互平行且平行于定平臺I和分支一中轉動副5的軸線，轉動副14、16軸線相互平行且垂直于轉動副8、10、12的軸線平行于轉動副5的軸線；分支三中移動副18中心線平行于定平臺I和轉動副5、14、16軸線，平行四邊形鉸鏈20、轉動副22、24線相互平行且平行于移動副18中心線，與動平臺連接的轉動副26軸線平行于定平臺和轉動副7、8、10、12軸線；轉動副28軸線垂直于動平臺27。
【主權項】
1.一種(1T2R)&1R四自由度解耦混聯機構，其包括一個并聯機構(1T2R)和連接在并聯機構的一個轉動副IR，并聯機構由定平臺、動平臺、以及連接定平臺和動平臺的三個分支。其特征在于:所述定平臺底邊安裝滑槽所述滑槽的中心線定平臺平行，動定平臺為長方形。分支一中第一連桿的一端通過中心線垂直于定平臺的移動副與定平臺連接，第一連桿另一端通過軸線平行于定平臺的轉動副與第二個連桿連接，第二個連桿的另一端通過軸線垂直于前一個轉動副軸線且平行于定平臺的轉動副與動平臺連接；分支二中第一個連桿通過軸線平行于定平臺的轉動副與定平臺連接，連桿的另一端通過轉動副與第二個連桿連接，第二個連桿的另一端通過轉動副與第三個連桿連接，第三個連桿的另一端通過轉動副與第四個連桿連接，第四個連桿另一端通過轉動副與動平臺連接，其中與第一、二連桿連接的轉動副軸線相互平行，第四個連桿兩端的轉動副軸線相互平行且垂直于第一、二連桿連接的轉動副軸線；分支三中第一連桿的一端通過移動副與定平臺滑槽連接，另一端與平行四邊形鉸鏈連接其軸線平行于移動副中心線，該平行四邊形鉸鏈另一端與第二個連桿連接，連桿另一端通過軸線平行于平行四邊形鉸鏈軸線的轉動副與第三個連桿連接，第三個連桿另一端通過轉動副與第四個連桿連接，連桿四的另一端通過軸線垂直于第三個連桿兩端轉動副軸線且平行于定平臺的轉動副與動平臺連接；機構末端通過垂直于動平臺的轉動副與動平臺連接。
2.根據權利要求1所述的一種解耦的一移三轉四自由度混聯機構，其特征在于:上述分支一中與定平臺連接的移動副為輸入驅動；上述分支一中與第一個連桿連接的轉動副為輸入驅動；上述分支三中與動平臺連接的轉動副為輸入動驅動。與動平臺連接的轉動副為輸入驅動。
3.根據權利要求1所述的一種解耦的一移三轉四自由度混聯機構，其特征在于:上述分支一中，第二個連桿兩端的轉動副可以用萬向鉸代替；上述分支二中，第三個連桿兩端的轉動副可以用萬向鉸代替；上述分支三中，第四個連桿兩端的轉動副可以用萬向鉸代替。
【專利摘要】本發(fā)明屬于機器人領域，特別涉及一種空間解耦混聯機構。主要包括一個并聯機構(1T2R)和串接在并聯機構動平臺上的一個轉動副1R，并聯機構由定平臺、動平臺、以及連接定平臺和動平臺的三個分支。所述定平臺底邊安裝滑槽所述滑槽的中心線定平臺平行，動定平臺為長方形。分支一是由一個中心線垂直于定平臺移動副和兩個軸線相互垂直轉動副及連接它們的兩個連桿組成；分支二由三個軸線平行于定平臺轉動副和兩個軸線平行于定平臺且垂直前三個轉動副的軸線，以及連接它們的四個連桿組成；分支三由一個移動副和一個平行四邊形鉸鏈和三個轉動副，以及連接它們的四個連桿組成；混聯機構末端通過垂直于動平臺的轉動副與動平臺連接。本發(fā)明結構穩(wěn)定，能夠實現沿垂直于定平臺方向的一維移動，繞空間的三維轉動，各運動解耦，易于控制，承載力強。
【IPC分類】B25J9-00
【公開號】CN104626122
【申請?zhí)枴緾N201510032792
【發(fā)明人】曹毅, 秦友蕾, 李可, 李佳桐, 展杰
【申請人】江南大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月20日