一種(1t2r)&1t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]混聯(lián)機器人是指:至少包括一個并聯(lián)機構(gòu)和一個或多個串聯(lián)機構(gòu)按照一定的方式組合在一起的復雜機械系統(tǒng)?；炻?lián)機器人同時兼具串聯(lián)機器人工作空間大、易控制，并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)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(lián)構(gòu)型缺點，在現(xiàn)代制造業(yè)中更具有實用性，己在焊接、噴漆、搬運、汽車裝配、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了應用。
[0003]少自由度并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計與創(chuàng)新是混聯(lián)機構(gòu)的設(shè)計一個重要前提，由于混聯(lián)機器人包涵并聯(lián)結(jié)構(gòu)，并聯(lián)機構(gòu)存在運動耦合性強的問題?；炻?lián)機器人耦合性的存在使得機構(gòu)在機構(gòu)設(shè)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(lián)機器人的控制過程，提高混聯(lián)機構(gòu)的解耦性已經(jīng)成為機構(gòu)學研宄領(lǐng)域的熱點問題。
[0004]對于三自由度并聯(lián)機構(gòu)的解耦性研宄取得一些進展，例如，中國專利文獻CN103358303 A提出了一種制造成本低、能夠?qū)崿F(xiàn)動平臺兩個轉(zhuǎn)動和一個移動運動完全解耦，而且易于控制、反應速度快和承載力強。三自由度解耦并聯(lián)機構(gòu)的存在為混聯(lián)解耦機構(gòu)的發(fā)現(xiàn)提供重要的基礎(chǔ)，目前國內(nèi)學者發(fā)明了一些四自由度混聯(lián)機構(gòu)，例如，中國專利CN203427028U發(fā)明了一種四自由度混聯(lián)機器人。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)解耦的混聯(lián)機構(gòu)十分稀少，大部分混聯(lián)機構(gòu)的解耦性并沒有很好解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易于控制、運動解耦的兩移兩轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機構(gòu)。本發(fā)明由一個并聯(lián)機構(gòu)(1T2R)和連接在并聯(lián)機構(gòu)的一個移動副IT構(gòu)成(1T2R)
&IT四自由度解耦混聯(lián)機構(gòu)。并聯(lián)機構(gòu)由定平臺、動平臺、以及連接定平臺和動平臺的三個分支。所述定平臺兩對邊安裝滑槽、圓柱導軌，所述滑槽的中心線、圓柱導軌軸線與定平臺平行，動定平臺為長方形。分支一是由一個圓柱副和一個軸線垂直于定平臺的圓柱副及連接它們的連桿組成；分支二由兩個軸線垂直定平臺轉(zhuǎn)動副和一個平行四邊形鉸鏈及兩個轉(zhuǎn)動副其軸線相互平行，以及連接它們的連桿組成；分支三由一個移動副和一個平行四邊形鉸鏈和兩個軸線相互平行轉(zhuǎn)動副及軸線垂直于動平臺的轉(zhuǎn)動副，以及連接它們的連桿組成；混聯(lián)機構(gòu)末端通過垂直于動平臺的移動副與動平臺連接。
[0006]分支一中第一連桿的一端通過軸線平行于定平臺的圓柱副與定平臺上圓柱導軌連接，第一連桿另一端通過軸線垂直于圓柱副的轉(zhuǎn)動副與動平臺連接；分支二中第一個連桿通過軸線垂直于定平臺的轉(zhuǎn)動副與定平臺連接，連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第二個連桿連接，連桿的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三個連桿連接，第三個連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副與第四個連桿連接其軸線平行于平行四邊形鉸鏈軸線，連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接；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(zhuǎn)動副與第三個連桿連接，第三個連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副與第四個連桿連接，連桿四的另一端通過軸線垂直于定平臺的轉(zhuǎn)動副與動平臺連接；機構(gòu)末端通過垂直于動平臺的移動副與動平臺連接。
[0007]上述分支中，分支一中與定平臺連接的圓柱副為輸入驅(qū)動；第一連桿在圓柱副的驅(qū)動下發(fā)生轉(zhuǎn)動，并帶動平臺發(fā)生轉(zhuǎn)動；分支二中與第二個連桿連接的轉(zhuǎn)動副為輸入驅(qū)動，第二連桿在轉(zhuǎn)動副的驅(qū)動下發(fā)生轉(zhuǎn)動，并帶動第三、四連桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，第四個連桿的轉(zhuǎn)動帶動動平臺發(fā)生轉(zhuǎn)動；分支三中與定平臺連接的移動副為輸入動驅(qū)動，第一連桿在移動副的驅(qū)動下發(fā)生移動，并帶動第二、三、四連桿發(fā)生移動，第四連桿的移動帶動動平臺發(fā)生移動；與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副為輸入驅(qū)動，混聯(lián)機構(gòu)末端在移動副的驅(qū)動下發(fā)生移動。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0009]1、運動副有低副也有復合運動副，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；
[0010]2、實現(xiàn)了空間兩個移動自由度和兩個轉(zhuǎn)動自由度解耦；
[0011]3、輸入驅(qū)動與平臺相連，這樣減少了桿件的負載，具有良好的運動性和穩(wěn)定性。
【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2所示的一種兩移兩轉(zhuǎn)四自由度解耦空間混聯(lián)機構(gòu)示意圖中，定平臺I動平臺6為長方形結(jié)構(gòu)，該定平臺I的底邊布有圓柱導軌2和滑槽16，導軌2軸線和滑槽16中心線與定平臺平行；分支一中的第一連桿4的一端通過圓柱副3與定平臺I上圓柱導軌2連接，該連桿4的另一端通過轉(zhuǎn)動副5與動平臺6連接；分支二中的第一連桿8的一端通過轉(zhuǎn)動副7與定平臺I連接，該連桿8的另一端通過轉(zhuǎn)動副9與第二個連桿10連接，連桿10的另一端與平行四邊形鉸鏈11連接，鉸鏈11另一端與第三個連桿12連接，連桿12另一端通過轉(zhuǎn)動副13與第四個連桿14連接，連桿14的另一端通過轉(zhuǎn)動副15與動平臺6連接；分支三中的第一連桿18的一端通過移動副17與定平臺上滑槽16連接，該連桿18的另一端與平行四邊形鉸鏈19連接，鉸鏈19另一端與第二個連桿20連接，連桿20另一端通過轉(zhuǎn)動副21與第三個連桿的22 —端連接，連桿22的另一端通過轉(zhuǎn)動副23與第四連桿24連接，連桿24另一端通過轉(zhuǎn)動副25與動平臺6連接；機構(gòu)末端28通過移動副27與動平臺6連接。
[0015]分支一中的圓柱副3的中心線平行于定平臺I所在平面，運動副3、5軸線相互垂直，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副軸線垂直于定平臺I ;分支二中轉(zhuǎn)動副7的軸線垂直定平臺，轉(zhuǎn)動副9軸線平行于轉(zhuǎn)動副7的軸線，平行四邊形鉸鏈11、轉(zhuǎn)動副13、15軸線相互平行且平行于分支一中圓柱副3的軸線垂直于轉(zhuǎn)動副5、7、9軸線；分支三中移動副17中心線平行于定平臺I和圓柱副3及轉(zhuǎn)動副13、15軸線，平行四邊形鉸鏈19、轉(zhuǎn)動副21、23線相互平行且平行于移動副17心線，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副25軸線垂直定平臺平行于轉(zhuǎn)動副5、7、9軸線；移動副27中心線垂直于動平臺6。
【主權(quán)項】
1.一種(1T2R)&1T四自由度解耦混聯(lián)機構(gòu)，其包括一個并聯(lián)機構(gòu)(1T2R)和串接在并聯(lián)機構(gòu)動平臺上的一個移動副IT，并聯(lián)機構(gòu)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:所述定平臺兩對邊安裝滑槽、圓柱導軌，所述滑槽的中心線、圓柱導軌軸線與定平臺平行，動定平臺為長方形。分支一中第一連桿的一端通過軸線平行于定平臺的圓柱副與定平臺上圓柱導軌連接，第一連桿另一端通過軸線垂直于圓柱副的轉(zhuǎn)動副與動平臺連接；分支二中第一個連桿通過軸線垂直于定平臺的轉(zhuǎn)動副與定平臺連接，連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第二個連桿連接，連桿的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三個連桿連接，第三個連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副與第四個連桿連接其軸線平行于平行四邊形鉸鏈軸線，連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接；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(zhuǎn)動副與第三個連桿連接，第三個連桿另一端通過轉(zhuǎn)動副與第四個連桿連接，連桿四的另一端通過軸線垂直于定平臺的轉(zhuǎn)動副與動平臺連接；機構(gòu)末端通過垂直于動平臺的移動副與動平臺連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解耦的兩移兩轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機構(gòu)，其特征在于:上述分支一中與定平臺連接的圓柱副為輸入驅(qū)動；上述分支二中與第二個連桿連接的轉(zhuǎn)動副為輸入驅(qū)動；上述分支三中與定平臺連接的移動副為輸入動驅(qū)動。與動平臺連接的移動副為輸入驅(qū)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解耦的兩移兩轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機構(gòu)，其特征在于:上述分支二中平行四邊形鉸鏈可以用一個移動副或一個轉(zhuǎn)動副代替；上述分支三中第三個連桿兩端的轉(zhuǎn)動副可以用一個萬向鉸代替。
【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)。主要包括一個并聯(lián)機構(gòu)(1T2R)和串接在并聯(lián)機構(gòu)動平臺上的一個移動副1T，并聯(lián)機構(gòu)由定平臺、動平臺、以及連接定平臺和動平臺的三個分支。分支一是由一個圓柱副和一個軸線垂直于定平臺的轉(zhuǎn)動副及連接它們的連桿組成；分支二由兩個軸線垂直定平臺轉(zhuǎn)動副和一個平行四邊形鉸鏈及兩個轉(zhuǎn)動副其軸線相互平行，以及連接它們的連桿組成；分支三由一個移動副和一個平行四邊形鉸鏈和兩個軸線相互平行轉(zhuǎn)動副及軸線垂直于動平臺的轉(zhuǎn)動副，以及連接它們的連桿組成；混聯(lián)機構(gòu)末端通過垂直于動平臺的移動副與動平臺連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)動平臺沿滑槽方向的和垂直于動平臺方向的二維移動，繞垂直于定平臺軸線及與平行于圓柱導軌軸線的兩個轉(zhuǎn)動，各運動解耦，易于控制，承載力強。
【IPC分類】B25J9-00
【公開號】CN104626124
【申請?zhí)枴緾N201510032844
【發(fā)明人】曹毅, 秦友蕾, 周輝, 王強
【申請人】江南大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月21日