專利名稱：一種含5r閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)構(gòu)是一種動平臺和定平臺通過至少兩個獨(dú)立的運(yùn)動鏈相連接，有兩個或兩個以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動的機(jī)構(gòu)，具有精度較高、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、承載能力大強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在運(yùn)動模擬器、并聯(lián)機(jī)床、微操作機(jī)器人、抓取機(jī)器人等方面取得了較好的應(yīng)用。但現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)基本都是分支不含閉環(huán)的，對于自由度數(shù)大于支鏈數(shù)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，有些支鏈必須設(shè)置兩個或兩個以上的原動件，這就不得不將電機(jī)安裝在支鏈的關(guān)節(jié)處，從而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問題，機(jī)構(gòu)動力學(xué)性能較差，控制困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，解決傳統(tǒng)自由度數(shù)大于支鏈數(shù)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問題。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈。所述第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第一主動桿、第二主動桿、第一連桿、第二連桿及機(jī)架連接而成，第一主動桿一端通過第一轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，第一主動桿另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第一連桿連接，第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動副與第二連桿連接，第二連桿另一端通過第四轉(zhuǎn)動副與第二主動桿連接，第二主動桿另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，第一主動桿和第二主動桿運(yùn)動帶動第一連桿和第二連桿運(yùn)動可控制第一轉(zhuǎn)臺在第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈所在平面內(nèi)的運(yùn)動。所述第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第三主動桿、第四主動桿、第三連桿、第四連桿及機(jī)架連接而成，第三主動桿一端通過第六轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，第三主動桿另一端通過第七轉(zhuǎn)動副與第三連桿連接，第三連桿另一端通過第八轉(zhuǎn)動副與第四連桿連接，第四連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與第四主動桿連接，第四主動桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，第三主動桿和第四主動桿運(yùn)動帶動第三連桿和第四連桿運(yùn)動可控制第二轉(zhuǎn)臺在第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈所在平面內(nèi)的運(yùn)動。所述第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第五主動桿、第六主動桿、第五連桿、第六連桿及機(jī)架連接而成，第五主動桿一端通過第十一轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，第五主動桿另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與第五連桿連接，第五連桿另一端通過第十三轉(zhuǎn)動副與第六連桿連接，第六連桿另一端通過第十四轉(zhuǎn)動副與第六主動桿連接，第六主動桿另一端通過第十五轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，第五主動桿和第六主動桿運(yùn)動帶動第五連桿和第六連桿運(yùn)動可控制第三轉(zhuǎn)臺在第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈所在平面內(nèi)的運(yùn)動。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺、第二轉(zhuǎn)臺、第三轉(zhuǎn)臺、第七連桿、第八連桿、第九連桿、第一虎克鉸、第二虎克鉸、第三虎克鉸及動平臺連接而成，第一轉(zhuǎn)臺通過第三轉(zhuǎn)動副與第一連桿連接，第一轉(zhuǎn)臺通過第十六轉(zhuǎn)動副與第七連桿連接，第七連桿另一端通過第十七轉(zhuǎn)動副與第一虎克鉸連接，第一虎克鉸通過第十八轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第八轉(zhuǎn)動副與第三連桿連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第十九轉(zhuǎn)動副與第八連桿連接，第八連桿另一端通過第二十轉(zhuǎn)動副與第二虎克鉸連接，第二虎克鉸通過第二十一轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第三轉(zhuǎn)臺通過第十三轉(zhuǎn)動副與第五連桿連接，第三轉(zhuǎn)臺通過第二十二轉(zhuǎn)動副與第九連桿連接，第九連桿另一端通過第二十三轉(zhuǎn)動副與第三虎克鉸連接，第三虎克鉸通過第二十四轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第一轉(zhuǎn)臺、第二轉(zhuǎn)臺和第三轉(zhuǎn)臺在各自的運(yùn)動空間的運(yùn)動可實現(xiàn)動平臺的空間六自由度運(yùn)動。
本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于1、驅(qū)動電機(jī)均安裝在機(jī)架上，桿件都可以做成輕桿，有效降低機(jī)構(gòu)重量，機(jī)構(gòu)剛性好、慣量小，動力學(xué)性能好；2、通過三個對稱結(jié)構(gòu)的閉環(huán)子鏈控制動平臺運(yùn)動輸出，機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)正、逆問題求解容易，控制方便；3、通過在動平臺上安裝各種不同用途的末端執(zhí)行器，本機(jī)構(gòu)可應(yīng)用到抓取、搬運(yùn)、 碼垛、裝配、切割等領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明所述一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第一結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第二結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明所述一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第三結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明所述一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第四結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明所述一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第一工作示意圖。圖6為本發(fā)明所述一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第二工作示意圖。圖7為本發(fā)明所述一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第三工作示意圖。圖8為本發(fā)明所述一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第四工作示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。對照圖1、圖2、圖3和圖4，一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈。所述第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第一主動桿8、第二主動桿6、第一連桿5、第二連桿 3及機(jī)架1連接而成，第一主動桿8 一端通過第一轉(zhuǎn)動副10連接到機(jī)架1上，第一主動桿8 另一端通過第二轉(zhuǎn)動副9與第一連桿5連接，第一連桿5另一端通過第三轉(zhuǎn)動副38與第二連桿3連接，第二連桿3另一端通過第四轉(zhuǎn)動副2與第二主動桿6連接，第二主動桿6另一端通過第五轉(zhuǎn)動副7與機(jī)架1連接，第一主動桿8和第二主動桿6運(yùn)動帶動第一連桿5和第二連桿3運(yùn)動可實現(xiàn)對第一轉(zhuǎn)臺4在第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈所在平面的運(yùn)動空間內(nèi)精確定位。所述第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第三主動桿19、第四主動桿12、第三連桿17、第四連桿14及機(jī)架1連接而成，第三主動桿19 一端通過第六轉(zhuǎn)動副18連接到機(jī)架1上，第三主動桿19另一端通過第七轉(zhuǎn)動副20與第三連桿17連接，第三連桿17另一端通過第八轉(zhuǎn)動副40與第四連桿14連接，第四連桿14另一端通過第九轉(zhuǎn)動副13與第四主動桿12連接，第四主動桿12另一端通過第十轉(zhuǎn)動副11與機(jī)架1連接，第三主動桿19和第四主動桿 12運(yùn)動帶動第三連桿17和第四連桿14運(yùn)動可實現(xiàn)對第二轉(zhuǎn)臺16在第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈所在平面的運(yùn)動空間內(nèi)精確定位。 所述第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第五主動桿31、第六主動桿28、第五連桿33、第六連桿36及機(jī)架1連接而成，第五主動桿31 —端通過第十一轉(zhuǎn)動副30連接到機(jī)架1上，第五主動桿31另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副37與第五連桿33連接，第五連桿33另一端通過第十三轉(zhuǎn)動副39與第六連桿36連接，第六連桿36另一端通過第十四轉(zhuǎn)動副37與第六主動桿28連接，第六主動桿28另一端通過第十五轉(zhuǎn)動副29與機(jī)架1連接，第五主動桿31和第六主動桿28運(yùn)動帶動第五連桿33和第六連桿36運(yùn)動可實現(xiàn)對第三轉(zhuǎn)臺34在第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈所在平面的運(yùn)動空間內(nèi)精確定位。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺4、第二轉(zhuǎn)臺16、第三轉(zhuǎn)臺34、第七連桿21、第八連桿22、第九連桿27、第一虎克鉸23、第二虎克鉸44、第三虎克鉸41及動平臺26連接而成， 第一轉(zhuǎn)臺4通過第三轉(zhuǎn)動副38與第一連桿5連接，第一轉(zhuǎn)臺4通過第十六轉(zhuǎn)動副47與第七連桿21連接，第七連桿21另一端通過第十七轉(zhuǎn)動副25與第一虎克鉸23連接，第一虎克鉸23通過第十八轉(zhuǎn)動副24與動平臺26連接，第二轉(zhuǎn)臺16通過第八轉(zhuǎn)動副40與第三連桿 17連接，第二轉(zhuǎn)臺16通過第十九轉(zhuǎn)動副15與第八連桿22連接，第八連桿22另一端通過第二十轉(zhuǎn)動副45與第二虎克鉸44連接，第二虎克鉸44通過第二十一轉(zhuǎn)動副46與動平臺26 連接，第三轉(zhuǎn)臺34通過第十三轉(zhuǎn)動副39與第五連桿33連接，第三轉(zhuǎn)臺34通過第二十二轉(zhuǎn)動副35與第九連桿27連接，第九連桿27另一端通過第二十三轉(zhuǎn)動副42與第三虎克鉸41 連接，第三虎克鉸41通過第二十四轉(zhuǎn)動副43與動平臺26連接。對照圖5、圖6、圖7和圖8，第一轉(zhuǎn)臺4、第二轉(zhuǎn)臺16和第三轉(zhuǎn)臺34在各自的運(yùn)動平面的運(yùn)動，可實現(xiàn)動平臺26三平動三轉(zhuǎn)動的空間六自由度運(yùn)動輸出。
權(quán)利要求
1. 一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈，其結(jié)構(gòu)和連接方式為所述第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第一主動桿、第二主動桿、第一連桿、第二連桿及機(jī)架連接而成，第一主動桿一端通過第一轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，第一主動桿另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第一連桿連接，第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動副與第二連桿連接，第二連桿另一端通過第四轉(zhuǎn)動副與第二主動桿連接，第二主動桿另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，所述第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第三主動桿、第四主動桿、第三連桿、第四連桿及機(jī)架連接而成，第三主動桿一端通過第六轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，第三主動桿另一端通過第七轉(zhuǎn)動副與第三連桿連接，第三連桿另一端通過第八轉(zhuǎn)動副與第四連桿連接，第四連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與第四主動桿連接，第四主動桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，所述第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第五主動桿、第六主動桿、第五連桿、第六連桿及機(jī)架連接而成，第五主動桿一端通過第十一轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，第五主動桿另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與第五連桿連接，第五連桿另一端通過第十三轉(zhuǎn)動副與第六連桿連接，第六連桿另一端通過第十四轉(zhuǎn)動副與第六主動桿連接，第六主動桿另一端通過第十五轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺、第二轉(zhuǎn)臺、第三轉(zhuǎn)臺、第七連桿、第八連桿、第九連桿、 第一虎克鉸、第二虎克鉸、第三虎克鉸及動平臺連接而成，第一轉(zhuǎn)臺通過第三轉(zhuǎn)動副與第一連桿連接，第一轉(zhuǎn)臺通過第十六轉(zhuǎn)動副與第七連桿連接，第七連桿另一端通過第十七轉(zhuǎn)動副與第一虎克鉸連接，第一虎克鉸通過第十八轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第八轉(zhuǎn)動副與第三連桿連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第十九轉(zhuǎn)動副與第八連桿連接，第八連桿另一端通過第二十轉(zhuǎn)動副與第二虎克鉸連接，第二虎克鉸通過第二十一轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第三轉(zhuǎn)臺通過第十三轉(zhuǎn)動副與第五連桿連接，第三轉(zhuǎn)臺通過第二十二轉(zhuǎn)動副與第九連桿連接，第九連桿另一端通過第二十三轉(zhuǎn)動副與第三虎克鉸連接，第三虎克鉸通過第二十四轉(zhuǎn)動副與動平臺連接。
全文摘要
一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈。所述第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈和第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈在同一平面內(nèi)，第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈可控制第一轉(zhuǎn)臺運(yùn)動，第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈可控制第二轉(zhuǎn)臺運(yùn)動，第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈可控制第三轉(zhuǎn)臺運(yùn)動，第一轉(zhuǎn)臺、第二轉(zhuǎn)臺和第三轉(zhuǎn)臺的運(yùn)動可實現(xiàn)動平臺的空間運(yùn)動。本發(fā)明通過三個對稱結(jié)構(gòu)的閉環(huán)子鏈控制動平臺六自由度的運(yùn)動輸出，機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)正、逆問題求解容易，控制方便，且驅(qū)動電機(jī)均安裝在機(jī)架上，桿件都可以做成輕桿，有效降低機(jī)構(gòu)重量，機(jī)構(gòu)剛性好、慣量小，動力學(xué)性能好。
文檔編號B25J9/08GK102350698SQ201110283400
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者潘宇晨, 王紅州, 蔡敢為 申請人:廣西大學(xué)