一種兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種兩轉(zhuǎn)動(dòng)和一移動(dòng)過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其包括固定基座、動(dòng)平臺(tái)和連接它們的三個(gè)分支，三個(gè)分支兩端均呈正三角形對(duì)稱布置，第一和第三分支結(jié)構(gòu)相同為RPU分支，其中轉(zhuǎn)動(dòng)副與固定基座連接，萬向鉸與動(dòng)平臺(tái)連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動(dòng)副之間通過移動(dòng)副連接；第二分支為UPR分支，其中轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，萬向鉸與固定基座連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動(dòng)副之間通過移動(dòng)副連接。本發(fā)明具有關(guān)節(jié)數(shù)目少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度大、運(yùn)動(dòng)精度高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機(jī)構(gòu)的是近年來機(jī)構(gòu)學(xué)研究的熱點(diǎn)，其構(gòu)型相當(dāng)豐富，大量具有應(yīng)用價(jià)值的新型機(jī)構(gòu)相繼被提出。具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)的3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和控制成本相對(duì)較低等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，尤其受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。在工業(yè)應(yīng)用中，這類機(jī)構(gòu)常常被作為5自由度機(jī)床的本體。在這類機(jī)構(gòu)末端加上一兩自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)空間5自由度運(yùn)動(dòng)，能夠滿足機(jī)械加工的需求。目前應(yīng)用較為廣泛的并聯(lián)機(jī)床本體大都采用這類兩轉(zhuǎn)一移機(jī)構(gòu)，如Tric印t機(jī)構(gòu)(US4732525)，Z3動(dòng)力頭(W02000025976)的并聯(lián)本體 3-PRS 機(jī)構(gòu)，Exechon 機(jī)床(W02006054935)的并聯(lián)本體 2-UPR+SPR 機(jī)構(gòu)。
[0003]Triccpt機(jī)構(gòu)的發(fā)明人K.E.Neumann博士指出關(guān)節(jié)的幾何誤差，間隙等問題是并聯(lián)機(jī)床精度問題的主要根源(Adaptive in-jig high load Exechon machining&assemblytechnology.SAE Internat1nal, 08AMT-0044)。盡管關(guān)節(jié)數(shù)目少的并聯(lián)機(jī)床往往具有過約束，增加了機(jī)床的制造與裝配難度，但從提高機(jī)構(gòu)精度和剛度的角度考慮，關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)少、無效自由度少的并聯(lián)機(jī)床仍不失為一個(gè)較好的選擇。基于此，K.E.Neumann博士提出目前工業(yè)界正廣泛采納的含有兩個(gè)過約束的Exechon機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)所用關(guān)節(jié)數(shù)為13。2011年胡波(《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》，vol.47，N0.11，June.2011)提出一種2-RPU+UPU過約束機(jī)構(gòu)，其關(guān)節(jié)數(shù)與Exechon機(jī)構(gòu)相同。專利(CN101704244A)提出了一種可實(shí)現(xiàn)一平動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)三自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，但其關(guān)節(jié)數(shù)目仍為13。關(guān)節(jié)數(shù)目少、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單是工業(yè)用并聯(lián)機(jī)構(gòu)追求的目標(biāo)，但目前具有關(guān)節(jié)數(shù)少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單特點(diǎn)的兩轉(zhuǎn)一移機(jī)構(gòu)仍然非常少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種關(guān)節(jié)數(shù)少結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、剛度大的兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明主要包括固定基座、動(dòng)平臺(tái)和連接固定基座與動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)分支，這三個(gè)分支兩端均呈正三角形對(duì)稱布置。第一和第三分支為結(jié)構(gòu)相同的RPU分支，其中轉(zhuǎn)動(dòng)副與固定基座連接，且兩個(gè)分支中的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，萬向鉸與動(dòng)平臺(tái)連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動(dòng)副之間通過移動(dòng)副連接；上述兩分支中萬向副的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，且轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線，該兩分支中萬向副的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與和下平臺(tái)相連的轉(zhuǎn)動(dòng)副平行，且與移動(dòng)副運(yùn)動(dòng)方向垂直；第二分支為UPR分支，其中轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，萬向鉸與固定基座連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動(dòng)副之間通過移動(dòng)副連接；該萬向副的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與固定基座連接，且與第一、三分支中的轉(zhuǎn)動(dòng)副平行，萬向副的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)相連的轉(zhuǎn)動(dòng)副平行，且與移動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)方向垂直，該分支中的轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一、三分支中萬向副的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):運(yùn)動(dòng)副關(guān)節(jié)數(shù)目少，總的運(yùn)動(dòng)副數(shù)僅為12個(gè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度大、運(yùn)動(dòng)精度高、控制容易，可作為高精度并聯(lián)機(jī)床并聯(lián)本體?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明的立體示意簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]在圖1所示的兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中,連接固定基座I與動(dòng)平臺(tái)2的三個(gè)分支的兩端均呈正三角形對(duì)稱布置。第一和第三分支為結(jié)構(gòu)相同的RPU分支，其中轉(zhuǎn)動(dòng)副(Rn、R31)與固定基座連接，且兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，萬向鉸與動(dòng)平臺(tái)連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動(dòng)副之間通過移動(dòng)副(P1、P3)連接；上述兩分支中萬向副的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R13、R33)與動(dòng)平臺(tái)連接，且轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線，該兩分支中萬向副的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R12、R32)與和下平臺(tái)相連的轉(zhuǎn)動(dòng)副(Rn、R31)平行，且與移動(dòng)副(Pp P3)運(yùn)動(dòng)方向垂直；第二分支為UPR分支，其中轉(zhuǎn)動(dòng)副(R23)與動(dòng)平臺(tái)連接，萬向鉸與固定基座連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動(dòng)副之間通過移動(dòng)副(P2)連接；該萬向副的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R21)與固定基座連接，且與第一、三分支中的轉(zhuǎn)動(dòng)副(R11A31)平行，萬向副的內(nèi)偵彳轉(zhuǎn)動(dòng)副(R22)與動(dòng)平臺(tái)相連的轉(zhuǎn)動(dòng)副(R23)平行，且與移動(dòng)副(P2)的運(yùn)動(dòng)方向垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)副(R23)與第一、三分支中萬向副的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R13、R33)軸線平行。
【權(quán)利要求】
1.一種兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)過約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定基座(1)、動(dòng)平臺(tái)(2)和連接固定基座與動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)分支，三個(gè)分支兩端均呈正三角形對(duì)稱布置，其特征在于:第一和第三分支結(jié)構(gòu)相同為RPU分支，其中轉(zhuǎn)動(dòng)副(Rn、R31)與固定基座連接，且兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，萬向鉸與動(dòng)平臺(tái)連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動(dòng)副之間通過移動(dòng)副(P。P3)連接；上述兩分支中萬向副的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R13、R33)與動(dòng)平臺(tái)連接，且轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線，該兩分支中萬向副的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R12、R32)與和下平臺(tái)相連的轉(zhuǎn)動(dòng)副(Rh、R31)平行，且與移動(dòng)副(P1I3)運(yùn)動(dòng)方向垂直?’第二分支為UPR分支，其中轉(zhuǎn)動(dòng)副(R23)與動(dòng)平臺(tái)連接，萬向鉸與固定基座連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動(dòng)副之間通過移動(dòng)副(P2)連接；該萬向副的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R21)與固定基座連接，且與第一、三分支中的轉(zhuǎn)動(dòng)副(Rn、R31)平行，該萬向副的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R22)與動(dòng)平臺(tái)相連的轉(zhuǎn)動(dòng)副(R23)平行，且與移動(dòng)副(P2)的運(yùn)動(dòng)方向垂直，該分支中的轉(zhuǎn)動(dòng)副(R23)與第一、三分支中萬向副的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R13、R33)軸線平行。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK104029195SQ201410215044
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】胡波 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)