一種1t&(1t1r)&1t四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利說(shuō)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]單一的串聯(lián)機(jī)器人或并聯(lián)機(jī)器人在機(jī)構(gòu)構(gòu)型、運(yùn)動(dòng)性能等方面存在機(jī)器人機(jī)構(gòu)體積大、機(jī)構(gòu)靈活工作空間小、靈活性差等問(wèn)題，不能完全滿足一定工作空間的動(dòng)作。因此，采用將串聯(lián)和并聯(lián)有機(jī)結(jié)合起來(lái)的混聯(lián)機(jī)器人構(gòu)型，充分發(fā)揮串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)各自的優(yōu)點(diǎn)，使其達(dá)到小巧輕便、高的靈活度以及提高機(jī)器人的性能，將更具有使用價(jià)值，也是未來(lái)機(jī)器人機(jī)構(gòu)發(fā)展的新方向。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外制造業(yè)中，已設(shè)計(jì)并成功應(yīng)用多種混聯(lián)機(jī)器人，例如瑞典NeosRobotic公司生產(chǎn)的5自由度Tricept系列機(jī)器人及德國(guó)DS-Technology公司生產(chǎn)的5自由度Exechon機(jī)器人美國(guó)Adept Technology公司生產(chǎn)的5自由度Adept Quattro機(jī)器人。混聯(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(dòng)控制等方面存在著諸多問(wèn)題。因此，為簡(jiǎn)化混聯(lián)機(jī)器人的控制過(guò)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(wèn)題。
[0004]在四自由度混聯(lián)機(jī)器人研宄中，F(xiàn)ANUC公司最新生產(chǎn)的FANUC Robot MiA/6s、6A機(jī)器人，是在3平移Delta機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)上，分別再串聯(lián)I個(gè)或3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的擺動(dòng)頭，構(gòu)成的4、6自由度高速搬運(yùn)(整列)機(jī)器人，用于物流、裝配生產(chǎn)線。天津大學(xué)HUANG等發(fā)明的TriVariant系列機(jī)器人為一個(gè)2自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)2自由度轉(zhuǎn)動(dòng)頭串聯(lián)構(gòu)成的4自由度混聯(lián)機(jī)器人，上述發(fā)明機(jī)構(gòu)雖然機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)四自由度運(yùn)動(dòng)，但是大部分三移一轉(zhuǎn)混聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦性并沒(méi)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(jiǎn)單、易于控制、運(yùn)動(dòng)解耦的三移一轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)。其主要包括一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(ITlR)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)底平臺(tái)上滑槽IT以及連接其上平臺(tái)上移動(dòng)副1T。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由底平臺(tái)、上平臺(tái)、以及連接上平臺(tái)和底平臺(tái)的兩個(gè)分支組成；固定滑槽通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)連接；分支一是由一個(gè)平行四邊形鉸鏈和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副以及連接運(yùn)動(dòng)副的三個(gè)連桿組成；分支二由兩個(gè)中心線相互垂直的移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副以及連接它們之間的兩個(gè)連桿組成；混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端通過(guò)一個(gè)移動(dòng)副與上平臺(tái)連接。
[0006]固定滑槽通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)連接，其移動(dòng)中心線與底平面平行。分支一中，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)平行四邊形鉸鏈與底平臺(tái)連接且其軸線方向平行于底平面，該平行四邊形鉸鏈的另一端與第一個(gè)連桿連接，第一個(gè)連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接其軸線方向平行平行四邊形鉸鏈中的軸線，第二個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副和第三個(gè)連桿連接其軸線方向平行于第一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線，第三個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與上平臺(tái)連接其轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于第一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行于底平臺(tái)；分支二中，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)連接其中心線垂直于底平臺(tái)，第一個(gè)連桿另一端通過(guò)移動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接其中心線垂直于第一個(gè)移動(dòng)副且平行于底平面，連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與上平臺(tái)連接其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行于底平面；混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端通過(guò)一個(gè)移動(dòng)副與上平臺(tái)連接其中心線平行于上平臺(tái)且垂直于分支二中第二個(gè)移動(dòng)副中心線。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0008]1、該機(jī)構(gòu)的串聯(lián)部分用來(lái)完成較大范圍的空間位置定位，兼顧提高整個(gè)機(jī)構(gòu)的靈活性；并聯(lián)部分實(shí)現(xiàn)區(qū)域小范圍的姿態(tài)定位，兼顧機(jī)器人的剛度和穩(wěn)定性。
[0009]2、實(shí)現(xiàn)了空間三個(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度解耦；
[0010]3、具有較大的運(yùn)動(dòng)空間尤其是沿水平方向的兩維移動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的立體示意簡(jiǎn)圖。
[0012]圖2整體示意結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在圖2所示的一種三移一轉(zhuǎn)四自由度解耦空間混聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，固定滑槽1、9通過(guò)移動(dòng)副10與底平臺(tái)2連接。分支一中平行四邊形鉸鏈3的一端與底平臺(tái)上2連接，平行四邊形鉸鏈3的另一端與第一個(gè)連桿連接，第一個(gè)連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第二個(gè)連桿5連接。連桿5另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副6與第三個(gè)連桿7連接。連桿7另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副8與上平臺(tái)16連接；分支二中第一連桿12的一端通過(guò)移動(dòng)副11與底平臺(tái)連接，第一連桿的另一端通過(guò)移動(dòng)副13與第二個(gè)連桿14連接，第二個(gè)連桿14另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副15與上平臺(tái)16連接。連桿15另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副16與動(dòng)平臺(tái)連接。機(jī)構(gòu)末端18通過(guò)移動(dòng)副17與上平臺(tái)16連接。
[0014]移動(dòng)副10中心線平行于底平面。分支一中的平行四邊形鉸鏈3中的四個(gè)軸線平行于底平面且平行于移動(dòng)副10的中心線。轉(zhuǎn)動(dòng)副4、6軸線之間相互平行且平行于平行四邊形鉸鏈3中的四個(gè)軸線，與上平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副8軸線平行于底平面同時(shí)垂直于運(yùn)動(dòng)副3、4、6軸線；分支二中與底平臺(tái)連接的移動(dòng)副11中心線垂直于底平面，移動(dòng)副13的中心線垂直于移動(dòng)副11中心線且平行于運(yùn)動(dòng)副3、4、6的軸線。轉(zhuǎn)動(dòng)副15軸線平行與底平臺(tái)2以及分支一種轉(zhuǎn)動(dòng)副8的軸線；移動(dòng)副17中心線平行于上平臺(tái)16，平行于轉(zhuǎn)動(dòng)副8、15軸線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種1T&(ITlR)&1T四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)其主要包括一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(ITlR)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)底平臺(tái)上的一個(gè)移動(dòng)副IT以及連接其上平臺(tái)上移動(dòng)副1T。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由底平臺(tái)、上平臺(tái)、以及連接上平臺(tái)和底平臺(tái)的兩個(gè)分支組成。其特征在于:固定滑槽通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)連接，其移動(dòng)中心線與底平面平行。分支一中，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)平行四邊形鉸鏈與底平臺(tái)連接且其軸線方向平行于底平面，該平行四邊形鉸鏈的另一端與第一個(gè)連桿連接，第一個(gè)連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接其軸線方向平行平行四邊形鉸鏈中的軸線，第二個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副和第三個(gè)連桿連接其軸線方向平行于第一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線，第三個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與上平臺(tái)連接其轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于第一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行于底平臺(tái)；分支二中，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)連接其中心線垂直于底平臺(tái)，第一個(gè)連桿另一端通過(guò)移動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接其中心線垂直于第一個(gè)移動(dòng)副且平行于底平面，連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與上平臺(tái)連接其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行于底平面；混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端通過(guò)一個(gè)移動(dòng)副與上平臺(tái)連接其中心線平行于上平臺(tái)且垂直于分支二中第二個(gè)移動(dòng)副中心線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解耦的三移一轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:上述與滑槽連接的移動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)；上述分支一中與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)；上述分支二中與定平臺(tái)連接移動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)；上述與動(dòng)平臺(tái)連接的移動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解耦的三移一轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:上述分支一中第三個(gè)連桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副可以用萬(wàn)向鉸代替，平行四邊形鉸鏈可以用一個(gè)移動(dòng)副代替。
【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)。其主要包括一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1T1R)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)底平臺(tái)上的一個(gè)移動(dòng)副1T以及連接其上平臺(tái)上的一個(gè)移動(dòng)副1T。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由底平臺(tái)、上平臺(tái)、以及連接上平臺(tái)和底平臺(tái)的兩個(gè)分支組成；固定滑槽通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)連接；分支一是由一個(gè)平行四邊形鉸鏈和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副以及連接運(yùn)動(dòng)副的三個(gè)連桿組成；分支二由兩個(gè)中心線相互垂直的移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副以及連接它們之間的兩個(gè)連桿組成；混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端通過(guò)一個(gè)移動(dòng)副與上平臺(tái)連接。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)沿平行于底平臺(tái)和垂直于底平臺(tái)的三維移動(dòng)和繞上平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)功能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作空間大、運(yùn)動(dòng)解耦，易于控制。
【IPC分類】B25J9-00
【公開號(hào)】CN104626125
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510032916
【發(fā)明人】曹毅, 秦友蕾, 陳海, 展杰
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日