一種空間對(duì)稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種空間對(duì)稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。目的是提供的并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高、響應(yīng)速度快、便于制造安裝和易于控制的優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)方案是：一種空間對(duì)稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)、機(jī)架以及并聯(lián)連接在動(dòng)平臺(tái)和機(jī)架之間的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)；所述三個(gè)分支機(jī)構(gòu)為兩個(gè)對(duì)稱布置在動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)的橫向分支機(jī)構(gòu)和一個(gè)縱向分支機(jī)構(gòu)；其特征在于：所述每個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)分別包括依次連接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿以及球鉸；或者，所述每個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)分別包括依次連接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三連桿以及萬(wàn)向鉸。
【專利說(shuō)明】一種空間對(duì)稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具體是一種可實(shí)現(xiàn)兩轉(zhuǎn)一移的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機(jī)構(gòu)(PM)與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，具有更大的剛度、負(fù)載和更高的精度。從Steward機(jī)構(gòu)在輪胎測(cè)試及飛行模擬器上的成功應(yīng)用開(kāi)始，并聯(lián)機(jī)構(gòu)一直成為諸多學(xué)者研究的對(duì)象。但在并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在運(yùn)算復(fù)雜的難題，所以在某些場(chǎng)合中，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于驅(qū)動(dòng)元件數(shù)少、運(yùn)動(dòng)模型簡(jiǎn)單且造價(jià)較低，因而具有較高的使用價(jià)值。
[0003]三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是并聯(lián)機(jī)構(gòu)的重要分支，極具實(shí)用價(jià)值，因此它的研究與開(kāi)發(fā)也就顯得十分必要。但是現(xiàn)有的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)(如US6431802、CA2349576、ZL200610013608.3、ES59905578D)，都存在運(yùn)動(dòng)學(xué)模型復(fù)雜、控制及標(biāo)定困難的問(wèn)題，還有
待進(jìn)一步解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服上述【背景技術(shù)】中的不足，提供一種空間對(duì)稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高、響應(yīng)速度快、便于制造安裝和易于控制的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種空間對(duì)稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)、機(jī)架以及并聯(lián)連接在動(dòng)平臺(tái)和機(jī)架之間的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)；所述三個(gè)分支機(jī)構(gòu)為兩個(gè)對(duì)稱布置在動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)的橫向分支機(jī)構(gòu)和一個(gè)縱向分支機(jī)構(gòu)；其特征在于:
[0006]所述每個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)分別包括依次連接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿以及球鉸；或者，所述每個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)分別包括依次連接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三連桿以及萬(wàn)向鉸；
[0007]所述縱向分支機(jī)構(gòu)包括依次連接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的縱向萬(wàn)向鉸、縱向第一連桿、縱向第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、縱向第二連桿、縱向第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、縱向第三連桿以及縱向第三轉(zhuǎn)動(dòng)苜1J ;
[0008]所述縱向萬(wàn)向鉸包括萬(wàn)向鉸連桿、連接萬(wàn)向鉸連桿和機(jī)架的上轉(zhuǎn)動(dòng)副、連接萬(wàn)向鉸連桿和縱向第一連桿的下轉(zhuǎn)動(dòng)副，上轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與下轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互垂直。
[0009]所述每個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)中各轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行；所述每個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)中各轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與縱向分支的上轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線垂直；所述縱向分支機(jī)構(gòu)中的縱向第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線、縱向第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線以及縱向第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線均相互平行。
[0010]所述兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線共面。
[0011 ] 所述縱向分支機(jī)構(gòu)中的縱向分支的上轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線，落在兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的對(duì)稱中心面上。[0012]本發(fā)明的有益效果是:
[0013]本發(fā)明能在空間中進(jìn)行兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度的運(yùn)動(dòng)，并且本發(fā)明采用對(duì)稱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高、響應(yīng)速度快、便于制造安裝和易于運(yùn)動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用在工業(yè)機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人的領(lǐng)域中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0017]實(shí)施例1
[0018]如圖1所示，一種空間對(duì)稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)4、機(jī)架(包括連為一體的兩個(gè)第一機(jī)架11以及第三機(jī)架31)以及并聯(lián)連接在動(dòng)平臺(tái)和機(jī)架之間的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)；所述三個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)對(duì)稱布置在動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)的橫向分支機(jī)構(gòu)和一個(gè)縱向分支機(jī)構(gòu)；所述兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線處于同一平面。
[0019]所述兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)中，每個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)均分別包括依次連接在第一機(jī)架11和動(dòng)平臺(tái)之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副1R1、第一連桿12，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副1R2、第二連桿13、球鉸1S。兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線均相互平行。
[0020]所述縱向分支機(jī)構(gòu)包括依次連接在第三機(jī)架31和動(dòng)平臺(tái)4之間的縱向萬(wàn)向鉸、縱向第一連桿33、縱向第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3R3、縱向第二連桿34、縱向第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R4、縱向第三連桿35以及縱向第三轉(zhuǎn)動(dòng)副3R5 ;所述縱向萬(wàn)向鉸包括萬(wàn)向鉸連桿32、連接萬(wàn)向鉸連桿32和第三機(jī)架31的上轉(zhuǎn)動(dòng)副3R1、連接萬(wàn)向鉸連桿32和縱向第一連桿33的下轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2，上轉(zhuǎn)動(dòng)副3R1軸線與下轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2軸線相互垂直；所述縱向分支的上轉(zhuǎn)動(dòng)副3R1的軸線與兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副IRl的軸線以及第二轉(zhuǎn)動(dòng)副1R2的軸線均垂直；所述縱向分支機(jī)構(gòu)中:縱向第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3R3的軸線、縱向第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R4的軸線、縱向第三轉(zhuǎn)動(dòng)副3R5的軸線均相互平行；所述縱向萬(wàn)向鉸中的上轉(zhuǎn)動(dòng)副3R1和下轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2的軸線方向相互垂直。[0021 ] 上述所有轉(zhuǎn)動(dòng)副均由伺服電機(jī)(圖中省略)驅(qū)動(dòng)。
[0022]作為推薦，所述縱向分支機(jī)構(gòu)中的縱向分支的上轉(zhuǎn)動(dòng)副3R1的軸線，落在兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的對(duì)稱中心面上。
[0023]實(shí)施例2
[0024]如圖2所示，一種空間對(duì)稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)4、機(jī)架(包括連為一體的兩個(gè)第一機(jī)架11以及第三機(jī)架31)以及并聯(lián)連接在動(dòng)平臺(tái)和機(jī)架之間的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)；所述三個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)對(duì)稱布置在動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)的橫向分支機(jī)構(gòu)和一個(gè)縱向分支機(jī)構(gòu)；所述兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線處于同一平面。
[0025]所述兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)均分別包括依次連接在第一機(jī)架11和動(dòng)平臺(tái)之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副1R1、第一連桿12、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副1R2、第二連桿13、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副1R3、第三連桿14、橫向萬(wàn)向鉸1U，并且所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線方向相互平行；所述橫向萬(wàn)向鉸中兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互垂直且相交。[0026]所述縱向分支機(jī)構(gòu)包括依次連接在機(jī)架31和動(dòng)平臺(tái)4之間的縱向萬(wàn)向鉸、縱向第一連桿33、縱向第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3R3、縱向第二連桿34、縱向第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R4、縱向第三連桿35以及縱向第三轉(zhuǎn)動(dòng)副3R5 ;所述縱向萬(wàn)向鉸包括萬(wàn)向鉸連桿32、連接萬(wàn)向鉸連桿32和機(jī)架31的上轉(zhuǎn)動(dòng)副3R1、連接萬(wàn)向鉸連桿32和縱向第一連桿33的下轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2，上轉(zhuǎn)動(dòng)副3R1軸線與下轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2軸線相互垂直；所述縱向分支的上轉(zhuǎn)動(dòng)副3R1的軸線與兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副IRl的軸線以及第二轉(zhuǎn)動(dòng)副1R2的軸線均垂直；所述縱向分支機(jī)構(gòu)中:縱向第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3R3的軸線、縱向第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R4的軸線、縱向第三轉(zhuǎn)動(dòng)副3R5的軸線均相互平行；所述縱向萬(wàn)向鉸中的上轉(zhuǎn)動(dòng)副3R1和下轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2的軸線方向相互垂直。
[0027]上述所有轉(zhuǎn)動(dòng)副均由伺服電機(jī)(圖中省略)驅(qū)動(dòng)。
[0028]作為推薦，所述縱向分支機(jī)構(gòu)中的縱向分支的上轉(zhuǎn)動(dòng)副3R1軸線，落在兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的對(duì)稱中心面上。
【權(quán)利要求】
1.一種空間對(duì)稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)(4)、機(jī)架(11，31)以及并聯(lián)連接在動(dòng)平臺(tái)和機(jī)架之間的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)；所述三個(gè)分支機(jī)構(gòu)為兩個(gè)對(duì)稱布置在動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)的橫向分支機(jī)構(gòu)和一個(gè)縱向分支機(jī)構(gòu)；其特征在于: 所述每個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)分別包括依次連接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(1R1)、第一連桿(12)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副(1R2)、第二連桿(13)以及球鉸(1S);或者，所述每個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)分別包括依次連接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副(1R3)、第三連桿(14)以及萬(wàn)向鉸(IU)； 所述縱向分支機(jī)構(gòu)包括依次連接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的縱向萬(wàn)向鉸、縱向第一連桿(33)、縱向第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(3R3)、縱向第二連桿(34)、縱向第二轉(zhuǎn)動(dòng)副(3R4)、縱向第三連桿(35)以及縱向第三轉(zhuǎn)動(dòng)副(3R5)； 所述縱向萬(wàn)向鉸包括萬(wàn)向鉸連桿(32)、連接萬(wàn)向鉸連桿和機(jī)架的上轉(zhuǎn)動(dòng)副(3R1)、連接萬(wàn)向鉸連桿和縱向第一連桿的下轉(zhuǎn)動(dòng)副(3R2)，上轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與下轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間對(duì)稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述每個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)中各轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行；所述每個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)中各轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與縱向分支的上轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線垂直；所述縱向分支機(jī)構(gòu)中的縱向第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線、縱向第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線以及縱向第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線均相互平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間對(duì)稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線共面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種空間對(duì)稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述縱向分支機(jī)構(gòu)中的縱向分支的上轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線，落在兩個(gè)橫向分支機(jī)構(gòu)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的對(duì)稱中心面上。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK103522281SQ201310477678
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】陳巧紅, 吳偉峰, 李秦川 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)