專利名稱：用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動和一維移動的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，特別涉及一種用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動和一維移動的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)學(xué)的興起，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)已經(jīng)在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前應(yīng)用最廣的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為三自由度和六自由度，四、五自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)也有較多的應(yīng)用，而兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用還很少，在公開發(fā)表的專利中， 兩自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)大都實(shí)現(xiàn)的是兩維的移動或兩維的轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)一維移動和一維轉(zhuǎn)動的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)還很少。在發(fā)表的機(jī)構(gòu)中約束支鏈數(shù)目較多，不但增加了制造成本，而且在運(yùn)動過程中很容易發(fā)生干涉現(xiàn)象，縮小了工作空間。由于兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目相對較少，運(yùn)動求解簡單，標(biāo)定容易，易于實(shí)現(xiàn)模塊化，加之在許多場合如醫(yī)藥、食品加工、微電子裝配等自動化生產(chǎn)線上一些自動裝置只需要較少的運(yùn)動自由度即可滿足要求，因此，兩自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)有著較廣泛的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動和一維移動的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)構(gòu)件數(shù)目相對較少、降低了制造成本、縮小了工作空間，并且在運(yùn)動過程中避免干涉現(xiàn)象。如上構(gòu)思，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動和一維移動的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括定平臺和動平臺，其特征在于在定平臺和動平臺之間連接三條支鏈， 第一條支鏈和第二條支鏈的連接組合方式相同，從定平臺到動平臺的連接順序依次為萬向鉸、移動副和球副，第三條支鏈從定平臺到動平臺的連接順序依次為轉(zhuǎn)動副和移動副。上述第一條支鏈和第二條支鏈為驅(qū)動支鏈，它們是由上、下連桿連接組成的伸縮桿結(jié)構(gòu)，其中下連桿通過萬向鉸與定平臺相連，下連桿的另一端通過移動副與上連桿的一端相連，上連桿的另一端通過球副與動平臺相連。上述第一條支鏈和第二條支鏈為無約束支鏈，連接定平臺與下連桿的萬向鉸對稱分布在定平臺的一個端面上，且萬向鉸的一條軸線垂直于定平臺的端面，連接上連桿與動平臺的球副對稱分布在動平臺的兩個周邊上。上述第三條支鏈為約束支鏈，其由上、下連桿通過移動副連接組成，上連桿與動平臺垂直且剛性連接，下連桿通過轉(zhuǎn)動副與定平臺相連，該轉(zhuǎn)動副軸線在定平臺平面內(nèi)且與兩個萬向鉸中心的連線相垂直。上述第一條支鏈和第二條支鏈采用電機(jī)加絲杠螺母傳動副、直線運(yùn)動驅(qū)動模塊或是液壓傳動裝置驅(qū)動。上述上連桿與下連桿通過導(dǎo)向鍵連接，且導(dǎo)向鍵與上連桿過盈配合連接，導(dǎo)向鍵在下連桿的導(dǎo)向槽內(nèi)移動。
本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、該機(jī)構(gòu)運(yùn)動構(gòu)件數(shù)目少，大大降低了運(yùn)動過程中構(gòu)件間產(chǎn)生干涉的可能性。2、該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可以使得制造和裝配誤差導(dǎo)致的運(yùn)動不靈活性大大減少。3、該機(jī)構(gòu)剛度高、工作空間大。4、該機(jī)構(gòu)控制簡單，易于做成模塊，便于通過定平臺與其他機(jī)構(gòu)組合，可實(shí)現(xiàn)多臺機(jī)構(gòu)共同作業(yè)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.第一條支鏈；2.第二條支鏈；3.第三條支鏈；4.定平臺；5.動平臺；U.萬向鉸；S.球副；R.轉(zhuǎn)動副；11.第一支鏈移動副下連桿；12.第一支鏈移動副上連桿；21.第二支鏈移動副下連桿；22.第二支鏈移動副上連桿；31.第三支鏈移動副下連桿；32.第三支鏈移動副上連桿-X導(dǎo)向鍵。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動和一維移動的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括定平臺0)、 動平臺(5)以及連接兩平臺之間的三條支鏈。所述的第一支鏈中的下連桿(11)通過萬向鉸(U)與定平臺相連，萬向鉸的第一軸線在定平臺平面內(nèi)且垂直于定平臺的端面，下連桿 (11)的另一端通過移動副與上連桿(1 相連；上連桿(1 通過球副與動平臺相連，球副用三個等效的轉(zhuǎn)動副來代替，球副的一條軸線沿著上連桿的軸線，一條軸線在動平臺平面內(nèi)且與動平臺的一條周邊平行。所述的第二支鏈的連接方式與第一支鏈的連接方式相同， 從定平臺到動平臺的連接順序依次為萬向鉸(U)、移動副和球副(S)。第一、第二支鏈中的萬向鉸對稱分布在定平臺的一個端面上，且萬向鉸的第一軸線相互平行，球副均勻分布在動平臺的一端；第一、第二支鏈構(gòu)成一個平面。所述的第三支鏈中的上連桿(3 與動平臺垂直且剛性連接，上連桿(3 通過移動副和下連桿(31)相連，下連桿(31)通過轉(zhuǎn)動副(R) 與定平臺相連，轉(zhuǎn)動副軸線在定平臺平面內(nèi)且與兩個萬向鉸中心的連線相垂直。萬向鉸在定平臺平面內(nèi)的軸線與轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行。在此機(jī)構(gòu)中，第一支鏈和第二支鏈為驅(qū)動支鏈，采用驅(qū)動電機(jī)加絲杠螺母副傳動。 其中，上連桿與下連桿通過導(dǎo)向鍵連接，且導(dǎo)向鍵與上連桿過盈配合連接，導(dǎo)向鍵在下連桿的導(dǎo)向槽內(nèi)移動。通過調(diào)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的輸出參數(shù)，來調(diào)節(jié)動平臺的位姿，使其具有一維轉(zhuǎn)動和一維移動輸出。
權(quán)利要求
1.一種用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動和一維移動的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括定平臺和動平臺，其特征在于在定平臺和動平臺之間連接三條支鏈，第一條支鏈和第二條支鏈的連接組合方式相同，從定平臺到動平臺的連接順序依次為萬向鉸、移動副和球副，第三條支鏈從定平臺到動平臺的連接順序依次為轉(zhuǎn)動副和移動副。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動和一維移動的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于上述第一條支鏈和第二條支鏈為驅(qū)動支鏈，它們是由上、下連桿連接組成的伸縮桿結(jié)構(gòu)，其中下連桿通過萬向鉸與定平臺相連，下連桿的另一端通過移動副與上連桿的一端相連，上連桿的另一端通過球副與動平臺相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動和一維移動的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于上述第一條支鏈和第二條支鏈為無約束支鏈，連接定平臺與下連桿的萬向鉸對稱分布在定平臺的一個端面上，且萬向鉸的一條軸線垂直于定平臺的端面，連接上連桿與動平臺的球副對稱分布在動平臺的兩個周邊上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動和一維移動的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于上述第三條支鏈為約束支鏈，其由上、下連桿通過移動副連接組成，上連桿與動平臺垂直且剛性連接，下連桿通過轉(zhuǎn)動副與定平臺相連，該轉(zhuǎn)動副軸線在定平臺平面內(nèi)且與兩個萬向鉸中心的連線相垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動和一維移動的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于上述第一條支鏈和第二條支鏈采用電機(jī)加絲杠螺母傳動副、直線運(yùn)動驅(qū)動模塊或是液壓傳動裝置驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動和一維移動的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于上述上連桿與下連桿通過導(dǎo)向鍵連接，且導(dǎo)向鍵與上連桿過盈配合連接， 導(dǎo)向鍵在下連桿的導(dǎo)向槽內(nèi)移動。
全文摘要
一種用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動和一維移動的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，在定平臺和動平臺之間連接三條支鏈，第一條支鏈和第二條支鏈的連接組合方式相同，從定平臺到動平臺的連接順序依次為萬向鉸、移動副和球副，第三條支鏈從定平臺到動平臺的連接順序依次為轉(zhuǎn)動副和移動副。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、運(yùn)動構(gòu)件數(shù)目少，大大降低了運(yùn)動過程中構(gòu)件間產(chǎn)生干涉的可能性，可以使得制造和裝配誤差導(dǎo)致的運(yùn)動不靈活性大大減少；2、可使動平臺實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動一維移動輸出；3、具有高速度、高效率、高剛性的性能及工作空間大的特點(diǎn)。
文檔編號B25J9/08GK102248533SQ201110161079
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者張二江, 李永剛, 閻兵 申請人:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)