一種3sps+2spr+r型五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(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)器人相對(duì)具有機(jī)構(gòu)剛度大，承載能力強(qiáng)，末端質(zhì)量輕，慣性小，位置誤差不累積等特點(diǎn)，在應(yīng)用上與串聯(lián)機(jī)器人呈優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)關(guān)系。為便于說明，用(n，n = 1，2，3，4，6)表示分支數(shù)，用(S，U, P, R)分別表示分支運(yùn)動(dòng)鏈中的(球副，萬向副，移動(dòng)副，轉(zhuǎn)動(dòng)副)，它們的組合表示分支運(yùn)動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)。
[0003]近年來，基于Stewart六自由度6-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)已經(jīng)形成構(gòu)造多種并聯(lián)機(jī)床的主要機(jī)構(gòu)。與六自由度并聯(lián)機(jī)器人相比，五自由度并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、更容易控制，且滿足自由曲面加工要求，在國民經(jīng)濟(jì)和國家安全中起著重要作用。在確保五自由度并聯(lián)機(jī)器人優(yōu)勢(shì)前提下，專家們一直不懈努力研宄，進(jìn)一步簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)，增大動(dòng)平臺(tái)位置和姿態(tài)工作空間。對(duì)其研宄逐步從試驗(yàn)研宄轉(zhuǎn)入到實(shí)際應(yīng)用，近年來成為機(jī)器人和高端裝備制造領(lǐng)域研宄的熱點(diǎn)和前沿方向。
[0004]近年來有關(guān)五自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)有很多種，如:CN1258585公布一種正交五自由度五軸并聯(lián)虛擬軸機(jī)床，CN1462672專利公布一種五自由度并聯(lián)解耦機(jī)構(gòu)，CN1371786專利公布一種含UPRP型約束分支三移兩轉(zhuǎn)五軸聯(lián)動(dòng)并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)；CN101049692專利公布由一個(gè)三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)與二自由度刀架混聯(lián)的五自由度混聯(lián)機(jī)器人；CN1546287專利公布一種空間五自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)和一種冗余驅(qū)動(dòng)五自由度并聯(lián)機(jī)床；2002年TsaiLW和方躍法設(shè)計(jì)一種過約束五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，2005年CN100427276C專利公布一種三移二轉(zhuǎn)五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，用機(jī)座上三個(gè)平行導(dǎo)軌提供五個(gè)移動(dòng)驅(qū)動(dòng)支撐。2007年黃真等提出一類對(duì)稱3轉(zhuǎn)2移五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)；2008年路懿等提出和研宄五腿4SPS+SPR型、三腿2SPS+PRRPR型和含中間UPU約束分支5SPS+UPU型四種五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)；2009年CN101623866B專利公布一種五自由度雙重驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它有五個(gè)支鏈，每個(gè)支鏈有兩個(gè)串聯(lián)移動(dòng)驅(qū)動(dòng)副，本質(zhì)上這種機(jī)構(gòu)有十個(gè)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)五自由度雙重宏與微驅(qū)動(dòng)。2010年CN101693366A專利公布一種五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，CN101623866B專利公布一種含串聯(lián)多驅(qū)動(dòng)分支五自由度雙重驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)；2011年Gosselin等提出一種全對(duì)稱3轉(zhuǎn)2移5-RPUR型五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
[0005]綜上所述，上述五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)各具特色，其構(gòu)型可分為:動(dòng)平臺(tái)和機(jī)座都是五副桿，驅(qū)動(dòng)分支結(jié)構(gòu)不同的機(jī)構(gòu)，(如CN1258585專利，CN1462672專利，CN101693366A專利，CN100427276C 專利，CN103085059A 專利，CNlO 1491899 專利，CN103042520A 專利，5-RPUR型機(jī)構(gòu)，4SPS+SPR型機(jī)構(gòu))；含中間被動(dòng)約束分支，動(dòng)平臺(tái)和機(jī)座都是六副桿的機(jī)構(gòu)(如CN1371786專利，CN101850519A專利，5SPS+UPU型機(jī)構(gòu));用三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)與兩自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)混聯(lián)的機(jī)構(gòu)(如CN101049692專利);含復(fù)合驅(qū)動(dòng)腿機(jī)構(gòu)，如CN102248535A專利，CN103465252A 專利，2SPS+PRRPR 型機(jī)構(gòu)。
[0006]至今，用四副桿作動(dòng)平臺(tái)，用五副桿作機(jī)座構(gòu)造五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)尚未見報(bào)道。如何提高五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間，具有良好的運(yùn)動(dòng)性能，動(dòng)平臺(tái)具有各向平動(dòng)同性，并能承受大變化載荷，一直是人們努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0007]本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、平動(dòng)性好，工作空間大，向任意方向平動(dòng)性能同性，承受大變化載荷能力強(qiáng)的3SPS+2SPR+R型五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的動(dòng)平臺(tái)與不同工具聯(lián)接，可構(gòu)造多種五自由度并聯(lián)機(jī)器人和裝備，尤其適合構(gòu)造五自由度并聯(lián)機(jī)床。
[0008]本發(fā)明包括機(jī)座，動(dòng)平臺(tái)，橫軸，三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的SPS(球副-移動(dòng)副-球副)型直線驅(qū)動(dòng)分支，兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的SPR(球副-移動(dòng)副-轉(zhuǎn)動(dòng)副)型直線驅(qū)動(dòng)分支。動(dòng)平臺(tái)的一邊設(shè)有與其平行的水平通孔，橫軸穿過通孔，與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，橫軸兩端各設(shè)有一個(gè)通孔，這兩個(gè)通孔的軸線相互平行，且垂直于橫軸；兩個(gè)SPR型分支的一端分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和橫軸兩端的通孔與橫軸兩端聯(lián)接，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副相互平行，且與橫軸垂直，兩個(gè)SPR型分支的另一端分別通過球副與機(jī)座聯(lián)接；每個(gè)SPS型分支兩端分別通過球副與動(dòng)平臺(tái)和機(jī)座聯(lián)接；三個(gè)SPS型直線驅(qū)動(dòng)分支和兩個(gè)SPR型直線驅(qū)動(dòng)分支在機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)之間呈圓周均布。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0010]1.本發(fā)明的動(dòng)平臺(tái)是四副桿，機(jī)座是五副桿，整體結(jié)構(gòu)對(duì)稱，動(dòng)平臺(tái)具有各向平動(dòng)同性的優(yōu)勢(shì)。
[0011 ] 2.三個(gè)SPS型直線驅(qū)動(dòng)分支和兩個(gè)SPR型直線驅(qū)動(dòng)分支在機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)之間呈圓周均布，使得整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載力大、剛度高、靈活性好、工作空間大。
[0012]3.本發(fā)明的各分結(jié)構(gòu)相同，互換性好，容易安裝與制造。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的立體示意簡(jiǎn)圖。
[0014]圖中:1-機(jī)座、2-動(dòng)平臺(tái)、3-橫軸、4-SPS型直線驅(qū)動(dòng)分支、4_1-球副、4_2_移動(dòng)副電動(dòng)缸、4-3-球副、5-SPR型直線驅(qū)動(dòng)分支、5-1-球副、5-2-移動(dòng)副電動(dòng)缸、5_3_轉(zhuǎn)動(dòng)副。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在圖1所示的一種3SPS+2SPR+R型五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，機(jī)座I是五副桿平板，動(dòng)平臺(tái)2是四副桿平板，動(dòng)平臺(tái)的一邊設(shè)有與其平行的水平通孔，橫軸3穿過通孔，與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，橫軸兩端各設(shè)有一個(gè)通孔，這兩個(gè)通孔的軸線相互平行，且垂直于橫軸；兩個(gè)SPR型分支5中的移動(dòng)副電動(dòng)缸5-2的一端分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)副5-3和橫軸兩端的通孔與橫軸兩端聯(lián)接，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副相互平行，且與橫軸垂直，該移動(dòng)副電動(dòng)缸另一端分別通過球副5-1與機(jī)座聯(lián)接；三個(gè)SPS型分支中的移動(dòng)副電動(dòng)缸4-2的一端通過球副4-1與機(jī)座聯(lián)接，該移動(dòng)副電動(dòng)缸的另一端通過球副4-3與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接；三個(gè)SPS型直線驅(qū)動(dòng)分支和兩個(gè)SPR型直線驅(qū)動(dòng)分支在機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)之間呈圓周均布。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種3SPS+2SPR+R型五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，主要包括機(jī)座，動(dòng)平臺(tái)，橫軸，三個(gè)SPS型直線驅(qū)動(dòng)分支，兩個(gè)SPR型直線驅(qū)動(dòng)分支，其特征在于:所述機(jī)座是五副桿平板，所述動(dòng)平臺(tái)是四副桿平板，所述橫軸是三副桿，在動(dòng)平臺(tái)的一邊設(shè)有與其平行的水平通孔，橫軸穿過通孔，與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，橫軸兩端各設(shè)有一個(gè)通孔，這兩個(gè)通孔的軸線相互平行，且垂直于橫軸；兩個(gè)SPR型分支中的移動(dòng)副電動(dòng)缸的一端分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和橫軸兩端的通孔與橫軸兩端聯(lián)接，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副相互平行，且與橫軸垂直，該移動(dòng)副電動(dòng)缸另一端分別通過球副與機(jī)座聯(lián)接；三個(gè)SPS型分支中的移動(dòng)副電動(dòng)缸的兩端分別通過球副與動(dòng)平臺(tái)和機(jī)座聯(lián)接；三個(gè)SPS型直線驅(qū)動(dòng)分支和兩個(gè)SPR型直線驅(qū)動(dòng)分支在機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)之間呈圓周均布。
【專利摘要】一種3SPS+2SPR+R型五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，主要包括機(jī)座，動(dòng)平臺(tái)，橫軸，三個(gè)SPS型直線驅(qū)動(dòng)分支,兩個(gè)SPR型直線驅(qū)動(dòng)分支。橫軸與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接；三個(gè)SPS型直線驅(qū)動(dòng)分支和兩個(gè)SPR型直線驅(qū)動(dòng)分支在機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)之間呈圓周均布，每個(gè)SPS型直線驅(qū)動(dòng)分支的兩端分別通過球副與動(dòng)平臺(tái)和機(jī)座聯(lián)接；兩個(gè)SPR型直線驅(qū)動(dòng)分支的一端分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與橫軸兩端聯(lián)接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副相互平行，且與橫軸垂直，兩個(gè)SPR型直線驅(qū)動(dòng)分支的另一端通過球副與機(jī)座聯(lián)接。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作空間大、剛度高、各向平動(dòng)特性好的優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)平臺(tái)與不同工具聯(lián)接，可構(gòu)造多種五自由度并聯(lián)機(jī)器人和裝備。
【IPC分類】B25J11-00
【公開號(hào)】CN104608130
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410717437
【發(fā)明人】路懿, 劉洋, 葉妮佳, 路揚(yáng), 張燦果, 代卓宏
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月1日