一種(1t2r)&1t1r五自由度解耦混聯(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)機器人同時兼具串聯(lián)機器人工作空間大、易控制，并聯(lián)器人結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、剛度大、誤差積累少、動態(tài)性能好、易求得運動學(xué)反解等各自的優(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。故其在工業(yè)機床、醫(yī)療器械、產(chǎn)品碼垛等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
[0003]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(xué)研究領(lǐng)域的熱點問題。
[0004]在五自由度混聯(lián)機器人研究中，中國專利文獻CN1524662A提出了非對稱空間5自由度混聯(lián)機器人接其優(yōu)點是模塊化設(shè)計，可實現(xiàn)即插即用，運動構(gòu)件數(shù)量少，可降低運動過程中構(gòu)件間產(chǎn)生干涉的可能性，具有高速度、高精度、高剛度的性能和工作空間大的特點。對于五自由度混聯(lián)機構(gòu)的解耦性研究取得一些進展，例如，中國專利文獻CN102120205A提出了一種單噴槍噴涂五軸混聯(lián)機器人，該機構(gòu)不僅編程容易，制造及控制精度也易提高，完全解耦。中國專利文獻CN103433168A提出了一種五自由度混聯(lián)噴涂機器人其串聯(lián)運動單元具有三個轉(zhuǎn)動自由度和一個移動自由度，并聯(lián)噴涂作業(yè)單元具有由兩個移動自由度。具有易于制造、方便控制，容易實現(xiàn)模塊化等特點。上述發(fā)明機構(gòu)還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)三轉(zhuǎn)兩移的混聯(lián)機構(gòu)，解耦性也沒有很好解決。

【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)定簡單、易于控制、運動解耦的兩移三轉(zhuǎn)五自由度混聯(lián)機構(gòu)。其主要由一個并聯(lián)機構(gòu)(1T2R)以及連接在其上端的串聯(lián)支鏈ITlR組成(1T2R)&1T1R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組成。分支一由一個移動副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成。第一個連桿的一端通過轉(zhuǎn)動副與底平臺連接，該第一個連桿的另一端通過移動副與第二個連桿的一端連接，該第二個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第三個連桿的一端連接，該第三個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第四個連桿的一端連接，該第四個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接。移動副中心線平行于定平臺。前兩個轉(zhuǎn)動副軸線相互平行且垂直于定平面和移動副中心線，并垂直于隨后兩個軸線平行的轉(zhuǎn)動副；分支二由一個移動副和一個萬向鉸以以及連接它們的連桿組成第一個連桿的一端通過移動副與底平臺連接，該連桿的另一端通過萬向鉸與動平臺連接，萬向鉸的兩個軸線與移動副移動方向垂直，移動副中心線平行于定平臺；第三個分支中的第一個連桿的一端通過轉(zhuǎn)動副與定平臺連接，該第一個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第二個連桿連接，該第二個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第三個連桿連接，該第三個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，萬向鉸的兩個軸線與移動副移動方向垂直；分支三由一個圓柱副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成。第一個連桿的一端通過圓柱副與底平臺連接，該第一個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第二個連桿連接，該第二個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第三個連桿連接，該第三個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接。與定平臺連接圓柱副軸線平行于定平臺，并與隨后兩個轉(zhuǎn)動副軸線垂直，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副軸線平行于動平面并平行于緊鄰的轉(zhuǎn)動副軸線垂直于前兩個軸線平行的移動副；分支四由一個移動副以及一個轉(zhuǎn)動副組成。第一個連桿的一端通過移動副與動平臺滑槽連接，該第一個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與機構(gòu)末端連接。移動副中心線平行于定平臺轉(zhuǎn)動副軸線平行于動平臺且垂直于移動副軸線。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0007]1、結(jié)構(gòu)簡單，運動副都是低副，裝配簡單，可以降低制造成本；
[0008]2、實現(xiàn)了空間兩個移動自由度和三個轉(zhuǎn)動自由度解耦。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的立體示意簡圖。
[0010]圖2整體示意結(jié)構(gòu)簡圖。
【具體實施方式】
[0011]在圖2所示的一種兩移三轉(zhuǎn)五自由度解耦空間混聯(lián)機構(gòu)示意圖，分支一中的第一連桿2的一端通過轉(zhuǎn)動副3與定平臺連接，該連桿5的另一端通過移動副4與連桿2的一端連接，該連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副6與連桿7連接；該連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副8與連桿9，連桿9另一端通過轉(zhuǎn)動副10與動平臺11連接；分支二中的第一連桿14通過移動副15與定平臺滑槽連接，該第一連桿的另一端通過萬向鉸13與動平臺連接；分支三中的第一連桿18的一端通過圓柱副17與定平臺連接，該第一連桿18的另一端通過轉(zhuǎn)動副19與第二連桿20的一端連接，該第二連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副21與第三連桿22的一端連接，該第三連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副23與連桿24連接。該第四連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副25與動平臺相連；分支四中的第一個連桿27通過移動副26與動平臺滑槽12連接，機構(gòu)末端通過轉(zhuǎn)動副28與連桿27連接。
[0012]分支一中的轉(zhuǎn)動副3的軸線垂直于定平臺，移動副4中心線平行于定平臺，轉(zhuǎn)動副6的軸線平行于轉(zhuǎn)動副3的軸線，轉(zhuǎn)動副8、10軸線相互平行且平行于定平臺；分支二中移動副15的中心線方向與定平臺I平行，垂直于分支一中轉(zhuǎn)動副3、6、8、10軸線方向，萬向鉸中離動平臺最近的轉(zhuǎn)動副軸線方向與分支一轉(zhuǎn)動副8、10軸線方向平行萬向鉸中另一軸線方向垂直于定平面I與轉(zhuǎn)動副3、6軸線平行；分支三中圓柱副17軸線平行于定平面且平行于轉(zhuǎn)動副8、10軸線，垂直于轉(zhuǎn)動副3、6軸線轉(zhuǎn)動副19、21軸線互相平行且垂直于定平臺，轉(zhuǎn)動副23、25軸線相互平行且平行于圓柱副17 ;分支四中移動副26中心線平行于動平臺。
【主權(quán)項】
1.一種(1T2R)&1T1R五自由度解耦混聯(lián)機構(gòu)，其主要包括一個并聯(lián)機構(gòu)以及連接在其上端的串聯(lián)支鏈分支四，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組成。其特征在于:其底平臺為長方形結(jié)構(gòu)，動平臺為類三角形結(jié)構(gòu)。分支一由一個移動副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成，第一個連桿的一端通過轉(zhuǎn)動副與底平臺連接，該第一個連桿的另一端通過移動副與第二個連桿的一端連接，該第二個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第三個連桿的一端連接，該第三個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第四個連桿的一端連接，該第四個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，前兩個轉(zhuǎn)動副軸線相互平行且垂直于定平面和移動副中心線，并垂直于隨后兩個軸線平行的轉(zhuǎn)動副；分支二由一個移動副和一個萬向鉸以以及連接它們的連桿組成，第一個連桿的一端通過移動副與底平臺連接，該連桿的另一端通過虎克鉸與動平臺連接，虎克鉸的兩個軸線與移動副移動方向垂直；第三個分支中的第一個連桿的一端通過轉(zhuǎn)動副與定平臺連接，該第一個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第二個連桿連接，該第二個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第三個連桿連接，該第三個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，萬向鉸的兩個軸線與移動副移動方向垂直；分支三由一個圓柱副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成，第一個連桿的一端通過圓柱副與底平臺連接，該第一個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第二個連桿連接，該第二個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與第三個連桿連接，該第三個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接；分支四由一個移動副以及一個轉(zhuǎn)動副組成。第一個連桿的一端通過移動副與動平臺滑槽連接，該第一個連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與機構(gòu)末端連接。
【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)。其主要由一個并聯(lián)機構(gòu)(1T2R)以及連接在其上端的串聯(lián)支鏈1T1R組成，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組成。分支一由一個移動副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成；分支二由一個移動副和一個萬向鉸以以及連接它們的連桿組成。分支三由一個圓柱副和四個轉(zhuǎn)動副以及連接它們的四個連桿組成；串聯(lián)支鏈分支四由一個移動副以及一個轉(zhuǎn)動副組成。本發(fā)明實現(xiàn)兩移三轉(zhuǎn)功能，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，運動解耦，易于控制，承載力強。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN105563462
【申請?zhí)枴緾N201410625213
【發(fā)明人】曹毅, 秦友蕾, 陳海, 陳桂蘭
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年11月7日