結(jié)構(gòu)可調(diào)的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)可調(diào)的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，尤其是由一種由移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副和球面副構(gòu)成的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機(jī)構(gòu)也稱并聯(lián)機(jī)器人，是機(jī)器人的兩大分支之一。與串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)機(jī)器人具有剛度大、承載能力強(qiáng)、精度高等優(yōu)點(diǎn)。在很多場(chǎng)合，并不需要具有六個(gè)自由度，機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)簡單的少自由度機(jī)構(gòu)就能很好地滿足要求。其中，具有三個(gè)自由度的3-PRS(P為移動(dòng)副，R為轉(zhuǎn)動(dòng)副，S為球面副)并聯(lián)機(jī)構(gòu)是最典型的代表之一，得到了國際工業(yè)界及學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，并投入了大量的研究。3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的一些特殊構(gòu)型已在工業(yè)生產(chǎn)中得到了成功應(yīng)用。
[0003]3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)代表了一類機(jī)構(gòu)，包含三個(gè)相同的分支，并且每個(gè)分支都具有一個(gè)移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副與球面副。不同結(jié)構(gòu)類型、不同結(jié)構(gòu)尺寸下3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特性、性能等差異很大。為了進(jìn)行充分研究，使其獲得更加廣泛的應(yīng)用，常常需要針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)類型、不同的結(jié)構(gòu)尺寸搭建機(jī)構(gòu)硬件平臺(tái)。專利《工作空間可調(diào)的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)及其調(diào)整方法》(申請(qǐng)?zhí)?201410618331.1)針對(duì)一種特定的機(jī)構(gòu)類型(連桿布置形式)，提供了一種工作空間可調(diào)的3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)，在這種特定的構(gòu)型下可以調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)尺寸，極大地方便了研究。專利《三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的可調(diào)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)及調(diào)節(jié)方法》(申請(qǐng)?zhí)?201510041594.5)提供的可調(diào)(運(yùn))動(dòng)平臺(tái)可以適用于不同的3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)類型(連桿布置形式)，在構(gòu)建3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)時(shí)(運(yùn))動(dòng)平臺(tái)不必重新設(shè)計(jì)制作。但是，當(dāng)研究不同的3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)類型時(shí)，新的定平臺(tái)、立柱等部分還需要重新構(gòu)建，從而增加了實(shí)驗(yàn)硬件成本與時(shí)間成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)一類3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)在研究不同結(jié)構(gòu)類型的過程中，需要重新搭建新的定平臺(tái)、立柱等的技術(shù)問題，提供了一種結(jié)構(gòu)可調(diào)的3-PRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)三個(gè)立柱轉(zhuǎn)過的角度，從而調(diào)節(jié)連桿的布置形式、形成不同的結(jié)構(gòu)類型，有效地解決了上述技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
一種結(jié)構(gòu)可調(diào)的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括定平臺(tái)1、動(dòng)平臺(tái)2、第一支鏈3、第二支鏈4和第三支鏈5，
所述第一支鏈3、第二支鏈4和第三支鏈5中的每一個(gè)支鏈均包括以下部件:
第一調(diào)節(jié)部件31，41，51、第一立柱32，42，52、第一移動(dòng)副33，43，53、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副34，44，54、第一連桿 35，45，55 和第一球面副 36，46，56，
第一調(diào)節(jié)部件31，41，51由第一滑軌311，411，511、第一滑塊312，412，512、第一鑲條313，413，513 和螺釘 314，414，514 組成，
上述每個(gè)支鏈中所包括的部件的連接結(jié)構(gòu)為:第一滑軌311，411，511和第一鑲條313，413，513安裝在第一滑塊312，412，512下部的滑槽之內(nèi)，螺釘314，414，514安裝在第一滑塊312，412，512側(cè)面的螺紋孔內(nèi)，
第一調(diào)節(jié)部件31，41，51上的第一滑軌311，411，511水平安裝在定平臺(tái)I上，第一滑軌311,411,511與第一滑塊312，412，512下部的滑槽配合，第一立柱32，42，52垂直安裝在第一滑塊312，412，512上，第一滑塊312，412，512上連接第一立柱32，42，52，第一移動(dòng)副33，43，53與第一立柱32，42，52連接、第一移動(dòng)副33，43，53的軸線與定平臺(tái)I上平面垂直，第一移動(dòng)副33，43，53與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副34，44，54連接，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副34，44，54的軸線與定平臺(tái)I的上平面平行，第一連桿35，45，55的一端與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副34，44，54連接，第一連桿35，45，55的另一端與第一球面副36，46，56連接，第一球面副36，46，56安裝在動(dòng)平臺(tái)2上，
三個(gè)滑軌311，411，511的各自對(duì)稱軸線在定平臺(tái)I上的投影相交于一點(diǎn)O，并且之間互為120°夾角，
三個(gè)滑軌311，411，511的截面均為梯形，梯形截面的內(nèi)側(cè)為斜邊、外側(cè)為直角邊；三個(gè)滑塊(312、412、512)下部的滑槽的截面均為梯形，梯形截面的內(nèi)側(cè)為斜邊、外側(cè)為直角邊，三個(gè)滑軌311，411，511均為圓弧形，圓弧形滑軌311，411，511的內(nèi)側(cè)為圓錐面、外側(cè)為圓柱面，每個(gè)滑軌311，411，511內(nèi)側(cè)圓錐面的軸線與外側(cè)圓柱面的軸線重合，三個(gè)滑軌311，411，511內(nèi)側(cè)面與外側(cè)面的重合軸線在定平臺(tái)I上的投影點(diǎn)分別為P1、P2、P3，三個(gè)投影點(diǎn)P1、P2、P3呈正三角形，PU P2、P3確定的圓的圓心與三個(gè)滑軌41，51，61的對(duì)稱軸線投影的交點(diǎn)O重合，
與三個(gè)滑軌311，411，511配合的三個(gè)滑塊312，412，512下部的滑槽均為圓弧形，圓弧形滑槽的內(nèi)側(cè)為圓錐面、外側(cè)為圓柱面，每個(gè)滑槽內(nèi)側(cè)圓錐面的軸線與外側(cè)圓柱面的軸線重合。
[0006]進(jìn)一步，每個(gè)支鏈中滑塊312，412，512下部的滑槽的上平面和內(nèi)側(cè)圓錐面均為定位面；滑軌311，411，511的上平面和內(nèi)側(cè)圓錐面均為定位面，另一側(cè)圓柱面通過圓弧形鑲條 313，413，513 用螺釘 314，414，514 頂緊，將滑塊 311，411，511 及立柱 32,42,52 固定。
[0007]更進(jìn)一步，滑塊312，412，512下部的滑槽的梯形截面平行的兩邊中短邊的長度大于滑軌311，411，511的梯形截面平行的兩邊中長邊的長度。
[0008]再進(jìn)一步，三個(gè)滑塊312，412，512上部均設(shè)置圓角矩形通孔，三個(gè)滑塊312，412，512的一個(gè)側(cè)面均設(shè)置了螺紋孔，螺紋孔軸線與滑槽的外圓柱面垂直。
[0009]本發(fā)明具有的有益的效果是:通過滑軌與滑槽調(diào)節(jié)三個(gè)立柱各自繞P1、P2、P2點(diǎn)所經(jīng)過的垂直直線轉(zhuǎn)過的角度，可方便快速地調(diào)節(jié)連桿的布置形式，通過鑲條與螺釘快速固定，便于安裝，節(jié)省調(diào)整時(shí)間，提高效率；滑塊上設(shè)置了圓角矩形通孔，使三個(gè)立柱在定平臺(tái)徑向可調(diào)，可以滿足不同尺寸的立柱、滑塊、轉(zhuǎn)動(dòng)副的需要；可以根據(jù)研究的需要調(diào)整出大量的不同的構(gòu)型，大大節(jié)省了機(jī)械硬件構(gòu)建的成本。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明提供的機(jī)構(gòu)裝配簡圖；
圖2是本發(fā)明提供的定平臺(tái)與滑軌裝配后的俯視圖；
圖3是本發(fā)明提供的調(diào)節(jié)部件與定平臺(tái)、立柱等位置關(guān)系圖；
圖4是本發(fā)明提供的調(diào)節(jié)部件的軸測(cè)圖； 圖5是本發(fā)明提供的滑塊的仰視圖；
圖6是本發(fā)明提供的滑塊下部的滑槽與滑軌的截面形狀圖；
圖7是本發(fā)明可調(diào)節(jié)成的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)型簡圖；
圖8是本發(fā)明可調(diào)節(jié)成與圖7對(duì)應(yīng)的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)型俯視圖；
圖9是本發(fā)明可調(diào)節(jié)成的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)型簡圖；
圖10是本發(fā)明可調(diào)節(jié)成與圖9對(duì)應(yīng)的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)型俯視圖；
圖11是本發(fā)明可調(diào)節(jié)成的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)型簡圖；
圖12是本發(fā)明可調(diào)節(jié)成與圖11對(duì)應(yīng)的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)型俯視圖。
[0011]圖中:1、定平臺(tái) 2、動(dòng)平臺(tái)
3、第一支鏈4、第二支鏈5、第三支鏈
31、第一調(diào)節(jié)部件41、第二調(diào)節(jié)部件 51、第三調(diào)節(jié)部件
32、第一立柱42、第二立柱52、第三立柱
33、第一移動(dòng)副43、第二移動(dòng)副53、第三移動(dòng)副
34、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副44、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副54、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副
35、第一連桿45、第二連桿55、第三連桿
36、第一球面副46、第二球面副56、第三球面副
311、第一滑軌411、第二滑軌511、第三滑軌
312、第一滑塊412、第二滑塊512、第三滑塊
313、第一鑲條413、第二鑲條513、第三鑲條
314、螺釘414、螺釘514、螺釘。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提供的【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0013]如圖1飛所示，本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)可調(diào)的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括定平臺(tái)1、動(dòng)平臺(tái)2、第一支鏈3、第二支鏈4和第三支鏈5，其中:
I)第一支鏈3:包括第一調(diào)節(jié)部件31、第一立柱32、第一移動(dòng)副33、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副34、第一連桿35和第一球面副36 ;第一調(diào)節(jié)部件31由第一滑軌311、第一滑塊312、第一鑲條313和螺釘314組成；第一滑軌311和第一鑲條313安裝在第一滑塊312下部的滑槽之內(nèi)，螺釘314安裝在第一滑塊312側(cè)面的螺紋孔內(nèi)；第一調(diào)節(jié)部件31上的第一滑軌311水平安裝在定平臺(tái)I上，第一滑軌311與第一滑塊312下部的滑槽配合，第一立柱32垂直安裝在第一滑塊312上，第一滑塊312上連接第一立柱32，第一移動(dòng)副33與第一立柱32連接，第一移動(dòng)副33的軸線與定平臺(tái)I上平面垂直，第一移動(dòng)副33與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副34連接，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副34的軸線與定平臺(tái)I的上平面平行，第一連桿35的一端與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副34連接，第一連桿35的另一端與第一球面副36連接，第一球面副36安裝在動(dòng)平臺(tái)2上。
[0014]2)第二支鏈4:包括二調(diào)節(jié)部件41、第二立柱42、第二移動(dòng)副43、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副44、第二連桿45和第二球面副46 ;第二調(diào)節(jié)部件41由第二滑軌411、第二滑塊412、第二鑲條413和螺釘414組成；第二滑軌411和第二鑲條413安裝在第二滑塊412下部的滑槽之內(nèi)，螺釘414安裝在第二滑塊412側(cè)面的螺紋孔內(nèi)；第二調(diào)節(jié)部件41上的第二滑軌411水平安裝在定平臺(tái)I上，第二滑軌411與第二滑塊412下部的滑槽配合，第二立柱42垂直安裝在第二滑塊412上，第二滑塊412上連接第二立柱42，第二移動(dòng)副43與第二立柱42連接，第二移動(dòng)副43的軸線與定平臺(tái)I上平面垂直，第二移動(dòng)副43與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副44連接，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副44的軸線與定平臺(tái)I的上平面平行，第二連桿45的一端與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副44連接，第二連桿45的另一端與第二球面副46連接，第二球面副46安裝在動(dòng)平臺(tái)2上。
[0015]3)第三支鏈5:包括三調(diào)節(jié)部件51、第三立柱52、第三移動(dòng)副53、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副54、第三連桿55和第三球面副56 ;第三滑軌511和第三鑲條513安裝在第三滑塊512下部的滑槽之內(nèi)，螺釘514安裝在第三滑塊512側(cè)面的螺紋孔內(nèi)；第三