本發(fā)明涉及可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，尤其是涉及一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)及重構(gòu)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)機(jī)器人的要求日益提高。特別是在極端作業(yè)環(huán)境如(太空探索、深海探測等)、醫(yī)療康復(fù)、智能制造等領(lǐng)域，傳統(tǒng)固定自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)活動(dòng)度的單一性，已經(jīng)難以滿足日益復(fù)雜多變的任務(wù)需求。因此，需要可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，來適應(yīng)這種變化。但是目前市場上的多數(shù)可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)模式單一、環(huán)境適應(yīng)性差、控制系統(tǒng)復(fù)雜、難以滿足復(fù)雜的工況需求的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)及重構(gòu)方法，用于解決目前市場上的多數(shù)可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)模式單一、環(huán)境適應(yīng)性差、控制系統(tǒng)復(fù)雜、難以滿足復(fù)雜的工況需求的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu),包括定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，定平臺(tái)端點(diǎn)位置活動(dòng)鏈接有支桿結(jié)構(gòu)，支桿結(jié)構(gòu)通過伸縮結(jié)構(gòu)與動(dòng)平臺(tái)連接，定平臺(tái)底端的一條邊上設(shè)置有模式切換裝置，定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)均為等邊三角形結(jié)構(gòu)。

3、優(yōu)選的，模式切換裝置包括伺服電機(jī)和支撐架，伺服電機(jī)的輸出端連接有轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪的兩側(cè)分別設(shè)置有第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在支撐架的兩側(cè)。

4、優(yōu)選的，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)齒輪一，傳動(dòng)齒輪一連接有電動(dòng)推桿一，電動(dòng)推桿一的輸出軸穿過支撐架連接有主動(dòng)錐齒輪一，主動(dòng)錐齒輪一左側(cè)設(shè)置有被動(dòng)錐齒輪一，主動(dòng)錐齒輪一的右側(cè)設(shè)置有傳動(dòng)錐齒輪一，傳動(dòng)錐齒輪一的軸通過聯(lián)軸器一與蝸桿一相連接，蝸桿一嚙合有蝸輪一，蝸輪一的中間連接有轉(zhuǎn)軸一，轉(zhuǎn)軸一向上穿過定平臺(tái)與支桿結(jié)構(gòu)連接，電動(dòng)推桿一轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于支撐架上，被動(dòng)錐齒輪一、傳動(dòng)齒輪一均轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于支撐架上，傳動(dòng)錐齒輪一的軸穿過支撐架與聯(lián)軸器一連接。

5、優(yōu)選的，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)齒輪二，傳動(dòng)齒輪二連接有電動(dòng)推桿二，電動(dòng)推桿二的輸出軸穿過支撐架連接有主動(dòng)錐齒輪二，主動(dòng)錐齒輪二右側(cè)設(shè)置有被動(dòng)錐齒輪二，主動(dòng)錐齒輪二的左側(cè)設(shè)置有傳動(dòng)錐齒輪二，傳動(dòng)錐齒輪二的軸通過聯(lián)軸器二與蝸桿二相連接，蝸桿二嚙合有蝸輪二，蝸輪二的中間連接有轉(zhuǎn)軸二，轉(zhuǎn)軸二向上穿過定平臺(tái)與支桿結(jié)構(gòu)連接，電動(dòng)推桿二轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于支撐架上，被動(dòng)錐齒輪二、傳動(dòng)齒輪二均轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于支撐架上，傳動(dòng)錐齒輪二的軸穿過支撐架與聯(lián)軸器二連接。

6、優(yōu)選的，支桿結(jié)構(gòu)包括支桿一、支桿二和支桿三，轉(zhuǎn)軸一、轉(zhuǎn)軸二分別轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于定平臺(tái)的第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)處，其中支桿一的一端與轉(zhuǎn)軸一固定連接，支桿二的一端與轉(zhuǎn)軸二固定連接，支桿三的一端與定平臺(tái)的第三端點(diǎn)固定連接，支桿三遠(yuǎn)離定平臺(tái)的一側(cè)底端設(shè)置有支撐塊。

7、優(yōu)選的，伸縮結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)伸縮桿一、電動(dòng)伸縮桿二和電動(dòng)伸縮桿三，其中電動(dòng)伸縮桿一的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副一與支桿一遠(yuǎn)離定平臺(tái)的一端連接，電動(dòng)伸縮桿一的另一端通過球副一與動(dòng)平臺(tái)的第一端點(diǎn)連接，電動(dòng)伸縮桿二的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副二與支桿二遠(yuǎn)離定平臺(tái)的一端連接，電動(dòng)伸縮桿二的另一端通過球副二與動(dòng)平臺(tái)的第二端點(diǎn)連接，電動(dòng)伸縮桿三的一端通過萬向節(jié)一與支桿三遠(yuǎn)離定平臺(tái)的一端連接，電動(dòng)伸縮桿三的另一端通過萬向節(jié)二與動(dòng)平臺(tái)的第三端點(diǎn)連接。

8、優(yōu)選的，包括兩轉(zhuǎn)一移自由度模式重構(gòu)方法、兩移兩轉(zhuǎn)自由度模式重構(gòu)方法以及兩移一轉(zhuǎn)自由度模式重構(gòu)方法，可以將機(jī)構(gòu)分別轉(zhuǎn)換為兩轉(zhuǎn)一移自由度模式、兩移兩轉(zhuǎn)自由度模式以及兩移一轉(zhuǎn)自由度模式。

9、優(yōu)選的，兩轉(zhuǎn)一移自由度模式重構(gòu)方法包括步驟為：

10、將轉(zhuǎn)軸一命名為a1、轉(zhuǎn)軸二命名為a2、支桿三與定平臺(tái)的連接處命名為a3；

11、將球副一命名為c1、球副二命名為c2、萬向節(jié)二命名為c3；

12、將轉(zhuǎn)動(dòng)副一命名為b1、轉(zhuǎn)動(dòng)副二命名為b2、萬向節(jié)一命名為b3；

13、通過模式切換裝置分別帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸一、轉(zhuǎn)軸二轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)支桿一、支桿二分別轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)伸縮桿一、電動(dòng)伸縮桿二、電動(dòng)伸縮桿三進(jìn)行伸長或縮短，使線a1b1與線a1a2的夾角為120°，線a2b2與線a1a2的夾角為120°，a1c1、a2c2、a3c3三條線垂直于地面，此時(shí)為兩轉(zhuǎn)一移自由度模式。

14、優(yōu)選的，兩移兩轉(zhuǎn)自由度模式重構(gòu)方法包括步驟為：

15、通過模式切換裝置分別帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸一、轉(zhuǎn)軸二轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)支桿一、支桿二分別轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)伸縮桿一、電動(dòng)伸縮桿二、電動(dòng)伸縮桿三進(jìn)行伸長或縮短，使線a1b1與線a1a3的夾角為120°，線a2b2與線a2a3的夾角為120°，此時(shí)a1c1、a2c2、a3c3三條線垂直于地面，此時(shí)為兩移兩轉(zhuǎn)自由度模式。

16、優(yōu)選的，兩移一轉(zhuǎn)自由度模式重構(gòu)方法包括步驟為：

17、通過模式切換裝置分別帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸一、轉(zhuǎn)軸二轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)支桿一、支桿二分別轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)伸縮桿一、電動(dòng)伸縮桿二、電動(dòng)伸縮桿三進(jìn)行伸長或縮短，使線a1b1與線a1a2的夾角為90°，線a2b2與線a1a2的夾角為90°，此時(shí)a1c1、a2c2、a3c3三條線垂直于地面，此時(shí)為兩移一轉(zhuǎn)自由度模式。

18、因此，本發(fā)明采用上述的一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)及重構(gòu)方法，能夠在兩轉(zhuǎn)一移自由度、兩移一轉(zhuǎn)自由度、兩移兩轉(zhuǎn)自由度三種自由度模式這進(jìn)行任意切換，并且模式切換無需重新組裝結(jié)構(gòu)。在切換時(shí)，不會(huì)改變動(dòng)平臺(tái)原有的姿態(tài)。切換后，具備模式自鎖能力，不會(huì)被動(dòng)的切換模式。在三種模式的基礎(chǔ)之下，每種模式衍生出三種不同的支鏈布置形式，當(dāng)支鏈的布置形式不同時(shí)，雖然自由度數(shù)量和種類不會(huì)改變，但相應(yīng)的性能和工作空間會(huì)有所區(qū)別。針對(duì)不同的環(huán)境具有不同的作用，解決了目前市場上的多數(shù)可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)模式單一、環(huán)境適應(yīng)性差、控制系統(tǒng)復(fù)雜、難以滿足復(fù)雜的工況需求的問題。

19、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：包括定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，定平臺(tái)端點(diǎn)位置活動(dòng)鏈接有支桿結(jié)構(gòu)，支桿結(jié)構(gòu)通過伸縮結(jié)構(gòu)與動(dòng)平臺(tái)連接，定平臺(tái)底端的一條邊上設(shè)置有模式切換裝置，定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)均為等邊三角形結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：模式切換裝置包括伺服電機(jī)和支撐架，伺服電機(jī)的輸出端連接有轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪的兩側(cè)分別設(shè)置有第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在支撐架的兩側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)齒輪一，傳動(dòng)齒輪一連接有電動(dòng)推桿一，電動(dòng)推桿一的輸出軸穿過支撐架連接有主動(dòng)錐齒輪一，主動(dòng)錐齒輪一左側(cè)設(shè)置有被動(dòng)錐齒輪一，主動(dòng)錐齒輪一的右側(cè)設(shè)置有傳動(dòng)錐齒輪一，傳動(dòng)錐齒輪一的軸通過聯(lián)軸器一與蝸桿一相連接，蝸桿一嚙合有蝸輪一，蝸輪一的中間連接有轉(zhuǎn)軸一，轉(zhuǎn)軸一向上穿過定平臺(tái)與支桿結(jié)構(gòu)連接，電動(dòng)推桿一轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于支撐架上，被動(dòng)錐齒輪一、傳動(dòng)齒輪一均轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于支撐架上，傳動(dòng)錐齒輪一的軸穿過支撐架與聯(lián)軸器一連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)齒輪二，傳動(dòng)齒輪二連接有電動(dòng)推桿二，電動(dòng)推桿二的輸出軸穿過支撐架連接有主動(dòng)錐齒輪二，主動(dòng)錐齒輪二右側(cè)設(shè)置有被動(dòng)錐齒輪二，主動(dòng)錐齒輪二的左側(cè)設(shè)置有傳動(dòng)錐齒輪二，傳動(dòng)錐齒輪二的軸通過聯(lián)軸器二與蝸桿二相連接，蝸桿二嚙合有蝸輪二，蝸輪二的中間連接有轉(zhuǎn)軸二，轉(zhuǎn)軸二向上穿過定平臺(tái)與支桿結(jié)構(gòu)連接，電動(dòng)推桿二轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于支撐架上，被動(dòng)錐齒輪二、傳動(dòng)齒輪二均轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于支撐架上，傳動(dòng)錐齒輪二的軸穿過支撐架與聯(lián)軸器二連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：支桿結(jié)構(gòu)包括支桿一、支桿二和支桿三，轉(zhuǎn)軸一、轉(zhuǎn)軸二分別轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于定平臺(tái)的第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)處，其中支桿一的一端與轉(zhuǎn)軸一固定連接，支桿二的一端與轉(zhuǎn)軸二固定連接，支桿三的一端與定平臺(tái)的第三端點(diǎn)固定連接，支桿三遠(yuǎn)離定平臺(tái)的一側(cè)底端設(shè)置有支撐塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：伸縮結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)伸縮桿一、電動(dòng)伸縮桿二和電動(dòng)伸縮桿三，其中電動(dòng)伸縮桿一的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副一與支桿一遠(yuǎn)離定平臺(tái)的一端連接，電動(dòng)伸縮桿一的另一端通過球副一與動(dòng)平臺(tái)的第一端點(diǎn)連接，電動(dòng)伸縮桿二的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副二與支桿二遠(yuǎn)離定平臺(tái)的一端連接，電動(dòng)伸縮桿二的另一端通過球副二與動(dòng)平臺(tái)的第二端點(diǎn)連接，電動(dòng)伸縮桿三的一端通過萬向節(jié)一與支桿三遠(yuǎn)離定平臺(tái)的一端連接，電動(dòng)伸縮桿三的另一端通過萬向節(jié)二與動(dòng)平臺(tái)的第三端點(diǎn)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的重構(gòu)方法，其特征在于：包括兩轉(zhuǎn)一移自由度模式重構(gòu)方法、兩移兩轉(zhuǎn)自由度模式重構(gòu)方法以及兩移一轉(zhuǎn)自由度模式重構(gòu)方法，將機(jī)構(gòu)分別轉(zhuǎn)換為兩轉(zhuǎn)一移自由度模式、兩移兩轉(zhuǎn)自由度模式以及兩移一轉(zhuǎn)自由度模式。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的重構(gòu)方法，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的重構(gòu)方法，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的重構(gòu)方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)及重構(gòu)方法，屬于可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，包括定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，定平臺(tái)端點(diǎn)位置活動(dòng)鏈接有支桿結(jié)構(gòu)，支桿結(jié)構(gòu)通過伸縮結(jié)構(gòu)與動(dòng)平臺(tái)連接，定平臺(tái)底端的一條邊上設(shè)置有模式切換裝置，定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)均為等邊三角形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明使用上述的一種可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)及重構(gòu)方法，解決了目前市場上的多數(shù)可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)模式單一、環(huán)境適應(yīng)性差、控制系統(tǒng)復(fù)雜、難以滿足復(fù)雜的工況需求的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：謝一清,路世青,楊巖,王浩,齊仁立
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30