一種(2t)&(1t1r)&1r五自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【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)(2T)和一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1T1R)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)末端1R，兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)一由定平臺(tái)、中間平臺(tái)、以及連接中間平臺(tái)和定平臺(tái)的兩個(gè)分支組成。分支一由一個(gè)移動(dòng)副和三個(gè)軸線互相平行轉(zhuǎn)動(dòng)副組成；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)副組成；兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)二由中間平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)以及連接中間平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)的兩個(gè)分支組成。分支三由一個(gè)移動(dòng)副和兩個(gè)軸線互相平行轉(zhuǎn)動(dòng)副組成；分支四由一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成；動(dòng)平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)構(gòu)末端連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)三移兩轉(zhuǎn)功能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、剛性好、運(yùn)動(dòng)解耦，易于控制。
【專利說(shuō)明】
_種(2T) &(1 Tl R) &1 R五自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)
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]如今廣泛使用的工業(yè)機(jī)器人大都串聯(lián)機(jī)器手，列如典型的SCARA、PUMA機(jī)器人，其工作空間大，適用范圍廣，已在焊接、噴漆、搬運(yùn)、汽車裝配等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。串聯(lián)機(jī)器人需在各關(guān)節(jié)上設(shè)置驅(qū)動(dòng)裝置，故運(yùn)動(dòng)慣量較大，因而不宜實(shí)現(xiàn)高速或超高速操作。DelTa是典型的空間三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)精密、緊湊，驅(qū)動(dòng)部分均布于固定平臺(tái)。承載能力強(qiáng)、剛度大、自重負(fù)荷比小、動(dòng)態(tài)性能好，正在市場(chǎng)上被廣泛應(yīng)用。但同時(shí)存在運(yùn)動(dòng)空間小，難控制的缺點(diǎn)。
[0003]混聯(lián)機(jī)器人同時(shí)兼具串聯(lián)機(jī)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(dòng)態(tài)性能好、易求得運(yùn)動(dòng)學(xué)反解等各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能避免單純串、并聯(lián)構(gòu)型缺點(diǎn)，在現(xiàn)代制造業(yè)中更具有實(shí)用性。
[0004]少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新是混聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一個(gè)重要前提，由于混聯(lián)機(jī)器人包涵并聯(lián)結(jié)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在運(yùn)動(dòng)耦合性強(qiáng)的問(wèn)題?；炻?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)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。
[0005]在五自由度混聯(lián)機(jī)器人研究中，意大利Motor Power公司研制的5自由度Galileo球形混聯(lián)機(jī)器人，則由2R串聯(lián)結(jié)構(gòu)串聯(lián)一個(gè)2T并聯(lián)機(jī)構(gòu)后，又在其輸出桿串聯(lián)IR構(gòu)成，可以尚精度、尚響應(yīng)實(shí)現(xiàn)物料的尚速分選。上海交通大學(xué)尚峰發(fā)明的5自由度混聯(lián)重型混聯(lián)鍛壓操作機(jī)等。對(duì)于五自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦性研究取得一些進(jìn)展，例如，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102120205A提出了一種單噴槍噴涂五軸混聯(lián)機(jī)器人，該機(jī)構(gòu)不僅編程容易，制造及控制精度也易提高，完全解耦。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)三移兩轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但是該類機(jī)構(gòu)十分稀少，大部分機(jī)構(gòu)的解耦性并沒(méi)有很好解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]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(yùn)動(dòng)解耦的三移兩轉(zhuǎn)五自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)。其主要由其主要包括一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(2T)和一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(ITlR)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)末端IR組成(2T)&(1T1R)&1R五自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)一由定平臺(tái)、中間平臺(tái)、以及連接中間平臺(tái)和定平臺(tái)的兩個(gè)分支組成；兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)二由中間平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)以及連接中間平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)的兩個(gè)分支組成。
[0007]分支一由一個(gè)移動(dòng)副和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接且方向平行于三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線方向，該連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿，第二個(gè)連桿的另一端與第三個(gè)連桿連接，第三個(gè)連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)器人末端連接；分支二由兩個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接且方向垂直于定平臺(tái)，該第一個(gè)連桿的另一端通過(guò)移動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接，該第二個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，兩移動(dòng)方向相互垂直；分支三中第一個(gè)連桿的一端通過(guò)移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接且方向平行于定平臺(tái)與分支二中移動(dòng)副垂直，該第一個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接，該第二個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)構(gòu)末端連接，兩轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行平行于定平面與分支一、二、三中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直；分支四中第一個(gè)連桿的一端通過(guò)移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接且方向平行于分支五中移動(dòng)副，該第一個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)構(gòu)末端連接，機(jī)構(gòu)末端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)副都是低副，裝配簡(jiǎn)單，可以降低制造成本；
[0010]2、實(shí)現(xiàn)了空間三個(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度解耦；
[0011]3、所有輸入驅(qū)動(dòng)全部與平臺(tái)相連，這樣減少了桿件的負(fù)載，具有良好的運(yùn)動(dòng)性和穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的立體示意簡(jiǎn)圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的立體示意簡(jiǎn)圖。
[0014]圖3整體示意結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在圖3所示的一種三移兩轉(zhuǎn)五自由度解耦空間混聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，分支一中第一連桿4的一端通過(guò)移動(dòng)副3與定平臺(tái)上導(dǎo)軌2連接，第一連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副5與第二個(gè)連桿6連接，第二個(gè)連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副7與第三個(gè)連桿8連接，連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副9與中間平臺(tái)10連接。分支二支鏈第一連桿12的一端通過(guò)移動(dòng)副11與定平臺(tái)連接，第一連桿的另一端通過(guò)移動(dòng)副13與連桿14連接，連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副5與動(dòng)平臺(tái)10連接。分支三中第一連桿18的一端通過(guò)移動(dòng)副17與中間平臺(tái)上導(dǎo)軌16連接，第一連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副19與連桿20連接，連桿20另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副21與混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端26連接。分支四中第一連桿24的一端通過(guò)移動(dòng)副23與動(dòng)平臺(tái)上導(dǎo)軌22連接，第一連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副25與混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端26連接?；炻?lián)機(jī)構(gòu)末端26通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副27與動(dòng)平臺(tái)連接。
[0016]分支一中移動(dòng)副3中心線平行于底平面，垂直于移動(dòng)副11、13、17、22中心線，轉(zhuǎn)動(dòng)副5、7、9的軸線互相平行與移動(dòng)動(dòng)副3的中心線方向平行。分支二中移動(dòng)副11中心線垂直于定平臺(tái)平行于轉(zhuǎn)動(dòng)副27軸線，移動(dòng)副13中心線平行于定平臺(tái)且平行于移動(dòng)副3中心線垂直于移動(dòng)副11中心線。轉(zhuǎn)動(dòng)副15軸線平行于定平臺(tái)與平行于移動(dòng)副17、23中心線，垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副5、7、9軸線。分支三中移動(dòng)副17中心線平行于中間平臺(tái)且平行于移動(dòng)副22中心線方向，轉(zhuǎn)動(dòng)副19軸線與中間平臺(tái)平行且垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副15。轉(zhuǎn)動(dòng)副21軸線與轉(zhuǎn)動(dòng)副19軸線平行；分支四中移動(dòng)副中心線平行于中間平臺(tái)與移動(dòng)副3中心線垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)副25軸線與轉(zhuǎn)動(dòng)副21軸線平行。轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線27垂直于動(dòng)平臺(tái)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種(2T)&(1T1R)&1R五自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其主要包括兩個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)末端組成，兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)一由定平臺(tái)、中間平臺(tái)、以及連接中間平臺(tái)和定平臺(tái)的兩個(gè)分支組成；兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)二由中間平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)以及連接中間平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)的兩個(gè)分支組成；其特征在于:分支一由一個(gè)移動(dòng)副和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接且方向平行于三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線方向，該連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿，第二個(gè)連桿的另一端與第三個(gè)連桿連接，第三個(gè)連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)器人末端連接；分支二由兩個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接且方向垂直于定平臺(tái)，該第一個(gè)連桿的另一端通過(guò)移動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接，該第二個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，兩移動(dòng)方向相互垂直；分支三中第一個(gè)連桿的一端通過(guò)移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接且方向平行于定平臺(tái)與分支二中移動(dòng)副垂直，該第一個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接，該第二個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)構(gòu)末端連接，兩轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行平行于定平面與分支一、二、三中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直；分支四中第一個(gè)連桿的一端通過(guò)移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接且方向平行于分支五中移動(dòng)副，該第一個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)構(gòu)末端連接，機(jī)構(gòu)末端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK105881498SQ201410625171
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年11月7日
【發(fā)明人】曹毅, 秦友蕾, 陳海, 李佳桐, 李可
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)