專利名稱：帶環(huán)形導(dǎo)軌的球面三自由度并聯(lián)姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種帶環(huán)形導(dǎo)軌的球面三自由度并聯(lián)姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)屬于空間多自由度多環(huán)閉鏈機(jī)構(gòu)，和串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度大、承載能力大、累積誤差小、動態(tài)特性好、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。目前，并聯(lián)機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于除并聯(lián)機(jī)器人外的虛擬軸機(jī)床、微動操作臺、各種運(yùn)動模擬器、傳感器等方面。
球面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中極為重要的一類，可以實(shí)現(xiàn)繞機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動中心的三個轉(zhuǎn)動自由度。這種機(jī)構(gòu)可用作機(jī)器人的腰、肩、髖、腕等關(guān)節(jié)，還可用于衛(wèi)星天線和攝像定位裝置，具有重要的應(yīng)用價值。球面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)以3-3R球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)為代表，其結(jié)構(gòu)特性為所有轉(zhuǎn)動副的軸線交于一點(diǎn)，其動平臺可以實(shí)現(xiàn)繞該交點(diǎn)的自由轉(zhuǎn)動。國內(nèi)外對球面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究已取得豐碩成果，如加拿大Gosselin教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組研制的基于角臺型球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的稱為“靈巧眼”的攝像機(jī)自動定位裝置；國內(nèi)天津大學(xué)黃田教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組研制3-3R數(shù)控回轉(zhuǎn)臺等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種帶環(huán)形導(dǎo)軌的球面三自由度并聯(lián)姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)，具有完全對稱的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的運(yùn)動學(xué)性能、高剛度和較大的工作空間；可實(shí)現(xiàn)空間的球面三維轉(zhuǎn)動，特別是可實(shí)現(xiàn)繞Z軸的360度的轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括環(huán)形導(dǎo)軌分別通過三個結(jié)構(gòu)完全相同的分支機(jī)構(gòu)，與環(huán)形導(dǎo)軌上面的動平臺相連接，所說的每個分支機(jī)構(gòu)是第一連桿的一端分別與動平臺的一個角的球鉸相連接、或與第一轉(zhuǎn)動副相連接，每個分支機(jī)構(gòu)的第一連桿的另一端分別與第二轉(zhuǎn)動副相連接，每個分支機(jī)構(gòu)的第二連桿的一端分別與第二轉(zhuǎn)動副相連接，每個分支機(jī)構(gòu)的第二連桿的另一端分別與各自的滑塊相連接，三個滑塊均裝在環(huán)形導(dǎo)軌上，三個滑塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌移動，三個分支中的所有轉(zhuǎn)動副的軸線相交于一點(diǎn)。
本發(fā)明具有的有益的效果是本發(fā)明的動平臺可以實(shí)現(xiàn)球面三維轉(zhuǎn)動，具有易于控制、運(yùn)動質(zhì)量低、工作空間大、動態(tài)性能好、具有剛度高、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，特別是可實(shí)現(xiàn)繞Z軸360度的轉(zhuǎn)動，可廣泛用作各種姿態(tài)控制裝置。


圖1為第一種帶環(huán)形導(dǎo)軌的球面三自由度并聯(lián)姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)示意圖；圖2為第二種帶環(huán)形導(dǎo)軌的球面三自由度并聯(lián)姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)示意圖。
圖中1、環(huán)形導(dǎo)軌，2、滑塊，3、連桿，4、轉(zhuǎn)動副，5、連桿，6、球鉸，7、動平臺，8、轉(zhuǎn)動副。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明的第一個實(shí)施例，即該機(jī)構(gòu)的環(huán)形導(dǎo)軌1分別通過三個結(jié)構(gòu)完全相同的分支機(jī)構(gòu)，與環(huán)形導(dǎo)軌1上面的動平臺7相連接，所說的每個分支機(jī)構(gòu)是第一連桿5的一端分別與動平臺7的一個角的球鉸6相連接，每個分支機(jī)構(gòu)的第一連桿5的另一端分別與第二轉(zhuǎn)動副4相連接，每個分支機(jī)構(gòu)的第二連桿3的一端分別與第二轉(zhuǎn)動副4相連接，每個分支機(jī)構(gòu)的第二連桿3的另一端分別與各自的滑塊2相連接，三個滑塊2均裝在環(huán)形導(dǎo)軌1上，三個滑塊2只能沿環(huán)形導(dǎo)軌1移動，三個分支中所有三個轉(zhuǎn)動副的軸線交于一點(diǎn)。
圖2為本發(fā)明的第二個實(shí)施例，即該機(jī)構(gòu)的環(huán)形導(dǎo)軌1分別通過三個結(jié)構(gòu)完全相同的分支機(jī)構(gòu)，與環(huán)形導(dǎo)軌1上面的動平臺7相連接，所說的每個分支機(jī)構(gòu)是第一連桿5的一端分別與動平臺7的一個角的第一轉(zhuǎn)動副8相連接，每個分支機(jī)構(gòu)的第一連桿5的另一端分別與第二轉(zhuǎn)動副4相連接，每個分支機(jī)構(gòu)的第二連桿3的一端分別與第二轉(zhuǎn)動副4相連接，每個分支機(jī)構(gòu)的第二連桿3的另一端分別與各自的滑塊2相連接，三個滑塊2均裝在環(huán)形導(dǎo)軌1上，三個滑塊2只能沿環(huán)形導(dǎo)軌1移動，三個分支中的所有六個轉(zhuǎn)動副的軸線交于一點(diǎn)。
以上每個滑塊2上均裝有獨(dú)立的驅(qū)動器。
本發(fā)明所涉及的球面三自由度并聯(lián)姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)，具有完全對稱的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的運(yùn)動學(xué)性能、高剛度和較大的工作空間；可實(shí)現(xiàn)空間的球面三維轉(zhuǎn)動，特別是可實(shí)現(xiàn)繞Z軸的360度的轉(zhuǎn)動。
權(quán)利要求
1.一種帶環(huán)形導(dǎo)軌的球面三自由度并聯(lián)姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)，其特征在于環(huán)形導(dǎo)軌(1)分別通過三個結(jié)構(gòu)完全相同的分支機(jī)構(gòu)，與環(huán)形導(dǎo)軌(1)上面的動平臺(7)相連接，所說的每個分支機(jī)構(gòu)是第一連桿(5)的一端分別與動平臺(7)的一個角的球鉸(6)相連接、或與第一轉(zhuǎn)動副(8)相連接，每個分支機(jī)構(gòu)的第一連桿(5)的另一端分別與第二轉(zhuǎn)動副(4)相連接，每個分支機(jī)構(gòu)的第二連桿(3)的一端分別與第二轉(zhuǎn)動副(4)相連接，每個分支機(jī)構(gòu)的第二連桿(3)的另一端分別與各自的滑塊(2)相連接，三個滑塊(2)均裝在環(huán)形導(dǎo)軌(1)上，三個滑塊(2)只能沿環(huán)形導(dǎo)軌(1)移動，三個分支中的所有轉(zhuǎn)動副的軸線相交于一點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶環(huán)形導(dǎo)軌的球面三自由度并聯(lián)姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)，包括環(huán)形導(dǎo)軌分別通過三個結(jié)構(gòu)完全相同的分支機(jī)構(gòu)與動平臺相連接，即每個分支機(jī)構(gòu)是第一連桿的一端分別與動平臺的一個角的球鉸相連接、或與第一轉(zhuǎn)動副相連接，第一連桿的另一端分別與第二轉(zhuǎn)動副相連接，第二連桿的一端分別與第二轉(zhuǎn)動副相連接，第二連桿的另一端分別與各自的滑塊相連接，三個滑塊均裝在環(huán)形導(dǎo)軌上，三個滑塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌移動，三個分支中的所有轉(zhuǎn)動副的軸線相交于一點(diǎn)。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)球面三維轉(zhuǎn)動，具有易于控制、運(yùn)動質(zhì)量低、工作空間大、動態(tài)性能好、具有剛度高、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，特別是可實(shí)現(xiàn)繞Z軸360度的轉(zhuǎn)動，可廣泛用作各種姿態(tài)控制裝置。
文檔編號B25J9/08GK1631612SQ200510023149
公開日2005年6月29日 申請日期2005年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月4日
發(fā)明者李秦川, 武傳宇, 胡旭東, 朱祖超, 沈衛(wèi)平, 陳巧紅 申請人:浙江理工大學(xué)