具有弧形移動(dòng)副的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種具有弧形移動(dòng)副的二移動(dòng)三轉(zhuǎn)動(dòng)(2T3R)五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機(jī)構(gòu)通常由動(dòng)平臺(tái)和固定平臺(tái)通過多條支鏈聯(lián)結(jié)而成，較串聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度、承載能力強(qiáng)、累積誤差小等優(yōu)點(diǎn)，故得到廣泛的工程實(shí)際應(yīng)用中。
[0003]現(xiàn)有大多數(shù)五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)不具有解耦特征，控制較為復(fù)雜，較難滿足工程實(shí)際應(yīng)用要求；目前大多數(shù)五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)均具有5條鏈，這不僅限制了動(dòng)平臺(tái)的工作空間，而且增加材料，使結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜?，F(xiàn)有大多數(shù)五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特征并非解耦機(jī)構(gòu)，這增加了控制難度。
[0004]經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN101716764A，公開(公告)日，2010.06.02，公開了一種適用于減振的五自由度冗余驅(qū)動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由定平臺(tái)，中間平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、六個(gè)主動(dòng)支鏈和一個(gè)被動(dòng)支鏈構(gòu)成。中間平臺(tái)通過三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的分支與定平臺(tái)相連，每個(gè)分支中含有一個(gè)固定于定平臺(tái)上的傾斜放置的可伸縮桿作為驅(qū)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)桿的另一端通過萬向鉸與一根定長(zhǎng)桿相連，而定長(zhǎng)桿通過另一個(gè)萬向鉸與中間平臺(tái)相連，且兩個(gè)萬向鉸的內(nèi)軸線和外軸線分別相互平行；中間平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)之間通過三個(gè)結(jié)構(gòu)相同分支連接，每個(gè)分支含有一個(gè)作為驅(qū)動(dòng)副的可伸縮連桿，連桿一端用萬向鉸與中間平臺(tái)相連，另一端通過球鉸與動(dòng)平臺(tái)相連；動(dòng)平臺(tái)與中間平臺(tái)的中心通過含有一個(gè)萬向鉸的被動(dòng)支鏈相連。但該技術(shù)為冗余驅(qū)動(dòng)，要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)多于平臺(tái)自由度，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不便于控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種具有弧形移動(dòng)副的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)特征與移動(dòng)特征具有轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦的特點(diǎn)，并且本發(fā)明具有支鏈少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于裝配，機(jī)構(gòu)性能高，易于控制。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明包括:動(dòng)平臺(tái)、基座以及三條支鏈，其中:支鏈的一端均與基座活動(dòng)連接，另一端與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，使得動(dòng)平臺(tái)作二維移動(dòng)或繞固定點(diǎn)O作球面三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]所述的三條支鏈均為雙轉(zhuǎn)動(dòng)自由度支鏈，且至少兩條支鏈與基座二維活動(dòng)連接。
[0009]所述的活動(dòng)連接是指:
[0010]a)兩條支鏈與基座二維活動(dòng)連接，一條支鏈與基座一維活動(dòng)連接，或者是
[0011]b)三條支鏈均與基座二維活動(dòng)連接。
[0012]所述的雙轉(zhuǎn)動(dòng)自由度支鏈包括:依次串聯(lián)的直線移動(dòng)副以及弧形移動(dòng)副，其中:弧形移動(dòng)副的兩端分別與動(dòng)平臺(tái)以及直線移動(dòng)副的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，直線移動(dòng)副的另一端與基座活動(dòng)連接。
[0013]所述的直線移動(dòng)副也可以替換為直連桿實(shí)現(xiàn)，所述的支鏈均通過弧形移動(dòng)副或直線移動(dòng)副驅(qū)動(dòng)。
技術(shù)效果
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明大幅度減少支鏈的數(shù)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，裝配容易，剛度好，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活，動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)特征與移動(dòng)特征完全解親。
【附圖說明】
[0015]圖1為實(shí)施例1結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2為實(shí)施例2結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖中:1為基座、2、3為直連桿、4為下弧形桿、5為上弧形桿、6為動(dòng)平臺(tái)、LI?L3為支鏈、PR為弧形移動(dòng)副、Pl?P3為直線移動(dòng)副、Rll?R31為轉(zhuǎn)動(dòng)副。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0019]如圖1所示，本實(shí)施例包括:動(dòng)平臺(tái)6、基座I以及三條支鏈LI?L3，其中:支鏈LI?L3的一端均與基座I活動(dòng)連接，另一端與動(dòng)平臺(tái)6轉(zhuǎn)動(dòng)連接，使得動(dòng)平臺(tái)6作二維移動(dòng)或繞固定點(diǎn)O作球面三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0020]本實(shí)施例中三條支鏈均與基座二維活動(dòng)連接，該三條支鏈LI?L3均包括:依次串聯(lián)的弧形移動(dòng)副PR以及直連桿3，其中:弧形移動(dòng)副PR的兩端分別與動(dòng)平臺(tái)6以及直連桿3的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副R11/R21/R31，直連桿3的另一端與基座I活動(dòng)連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副 R12/R22/R32。
[0021]所述的弧形移動(dòng)副PR與直連桿3轉(zhuǎn)動(dòng)連接構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副R11/R21/R31的軸線與直連桿3軸線重合，每一條支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線均相交于一點(diǎn)O，即三條支鏈LI?L3上的6個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線匯聚于一點(diǎn)。
[0022]所述的弧形移動(dòng)副PR包括相互滑動(dòng)連接的下弧形桿4和上弧形桿5。
[0023]所述的支鏈LI?L3均通過弧形移動(dòng)副或直線移動(dòng)副驅(qū)動(dòng)。
[0024]所述的基座I上設(shè)有三對(duì)移動(dòng)副組合，該移動(dòng)副組合與支鏈LI?L3的一端相連從而實(shí)現(xiàn)活動(dòng)連接。
[0025]所述的移動(dòng)副組合由兩個(gè)垂直相連的移動(dòng)副組成。
[0026]本裝置中，所述的動(dòng)平臺(tái)的三維轉(zhuǎn)動(dòng)特征僅與弧形移動(dòng)副PR驅(qū)動(dòng)有關(guān)，而與移動(dòng)副Pl驅(qū)動(dòng)無關(guān)；點(diǎn)O的二維移動(dòng)特征僅與移動(dòng)副Pl驅(qū)動(dòng)有關(guān)，而與弧形移動(dòng)副PR驅(qū)動(dòng)無關(guān)；動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)特征與移動(dòng)特征具有完全解耦的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例2
[0027]如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1相比，三條支鏈中的兩條與基座二維活動(dòng)連接，一條支鏈與基座一維活動(dòng)連接。
[0028]所述的一維活動(dòng)連接，通過設(shè)置于基座I上的一個(gè)移動(dòng)副實(shí)現(xiàn)，該移動(dòng)副與所述支鏈相連。
[0029]本實(shí)施例所具有的技術(shù)效果相比實(shí)施例1:實(shí)施例1可作水平方向的二個(gè)移動(dòng)和繞O點(diǎn)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)；而實(shí)施例2可實(shí)現(xiàn)豎直方向的二個(gè)移動(dòng)和繞O點(diǎn)三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有弧形移動(dòng)副的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括:動(dòng)平臺(tái)、基座以及三條支鏈，其中:支鏈的一端均與基座活動(dòng)連接，另一端與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述的三條支鏈均包括依次串聯(lián)的直線移動(dòng)副或直連桿以及弧形移動(dòng)副，且至少兩條支鏈與基座二維活動(dòng)連接，使得動(dòng)平臺(tái)作二維移動(dòng)或繞固定點(diǎn)O作球面三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的活動(dòng)連接是指: a)兩條支鏈與基座二維活動(dòng)連接，一條支鏈與基座一維活動(dòng)連接，或者是 b)三條支鏈均與基座二維活動(dòng)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的弧形移動(dòng)副的兩端分別與動(dòng)平臺(tái)以及直線移動(dòng)副的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，直線移動(dòng)副的另一端與基座活動(dòng)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的弧形移動(dòng)副的兩端分別與動(dòng)平臺(tái)以及直連桿的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，直連桿的另一端與基座活動(dòng)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的支鏈均通過弧形移動(dòng)副或直線移動(dòng)副驅(qū)動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的弧形移動(dòng)副包括相互滑動(dòng)連接的下弧形桿和上弧形桿。7.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的基座上設(shè)有至少三對(duì)移動(dòng)副組合，該移動(dòng)副組合與支鏈的一端相連從而實(shí)現(xiàn)二維活動(dòng)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的移動(dòng)副組合由兩個(gè)垂直相連的移動(dòng)副組成。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的弧形移動(dòng)副與直連桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與直連桿軸線重合。10.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，每一條支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線均相交于一點(diǎn)O，即三條支鏈上的6個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線匯聚于一點(diǎn)。
【專利摘要】一種具有弧形移動(dòng)副的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括：動(dòng)平臺(tái)、基座以及三條支鏈，其中：支鏈的一端均與基座活動(dòng)連接，另一端與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述的三條支鏈均為雙轉(zhuǎn)動(dòng)自由度支鏈，且至少兩條支鏈與基座二維活動(dòng)連接，使得動(dòng)平臺(tái)作二維移動(dòng)或繞固定點(diǎn)O作球面三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的動(dòng)平臺(tái)的三維轉(zhuǎn)動(dòng)特征僅與弧形移動(dòng)副驅(qū)動(dòng)有關(guān)，點(diǎn)O的二維移動(dòng)特征僅與移動(dòng)副P1驅(qū)動(dòng)有關(guān)，動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)特征與移動(dòng)特征具有完全解耦的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號(hào)】CN104985589
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510387635
【發(fā)明人】郭為忠, 林榮富, 高峰
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年7月2日