具有弧形移動(dòng)副的三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種具有弧形移動(dòng)副的三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機(jī)構(gòu)通常由動(dòng)平臺(tái)和固定平臺(tái)通過(guò)多條支鏈聯(lián)結(jié)而成，較串聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度、承載能力強(qiáng)、累積誤差小等優(yōu)點(diǎn)，故得到廣泛的工程實(shí)際應(yīng)用中。三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其動(dòng)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)繞固定點(diǎn)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，可用于靈活眼、腰關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的修復(fù)，也可用于機(jī)械加工的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、機(jī)床加工中的機(jī)床底座和工作的定位，還可用于衛(wèi)星定位裝置等。
[0003]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN101306534，公開(kāi)(公告)日2008.11.19，公開(kāi)了一種具有中心球面鉸鏈的偏置輸出三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它由三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)、中心球面鉸鏈和偏置輸出桿單元組成，其中心球面鉸鏈的下支撐桿3下端與定平臺(tái)I固定，下支撐桿3的軸線通過(guò)定平臺(tái)I的中心點(diǎn)；圓柱直輸出桿8穿過(guò)動(dòng)平臺(tái)7中心并與其固定或以棱柱移動(dòng)副連接；直輸出桿8上端與偏置輸出桿9在中心線交點(diǎn)A固聯(lián)，圓柱直輸出桿8與偏置輸出桿9的軸線夾角ah，ah取值范圍為0°?100°，偏置方向?yàn)槿我獾?。但該技術(shù)具有四條支鏈，存在一條被動(dòng)支鏈，使得機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)范圍受到一定的限制，而且中心球面鉸鏈處安裝制造不便。
[0004]中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN102962840A，公開(kāi)(公告)日2013.03.13，公開(kāi)了一種具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)且無(wú)伴隨運(yùn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其有定、動(dòng)兩平臺(tái)和連接這兩平臺(tái)的三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動(dòng)分支，每條活動(dòng)分支均由一個(gè)與定平臺(tái)相連的定平臺(tái)移動(dòng)副、一個(gè)與動(dòng)平臺(tái)相連的動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)副以及連接定平臺(tái)移動(dòng)副和動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)副的一個(gè)三自由度球面子鏈構(gòu)成，該球面子鏈包含三個(gè)軸線匯交于一點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副，其交點(diǎn)為分支中心點(diǎn)；上述三條分支的中心點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)中間平面，上述定、動(dòng)兩平臺(tái)關(guān)于該中間平面對(duì)稱，上述定平臺(tái)移動(dòng)副和動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)副分別與定、動(dòng)兩平臺(tái)傾斜布置。但該技術(shù)中每條支鏈完全相同，且均具有5個(gè)運(yùn)動(dòng)副，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且材料利用率低。
[0005]中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN101924266A，公開(kāi)(公告)日2010.12.22，公開(kāi)了一種球面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。它由一個(gè)天線反射體聯(lián)結(jié)一個(gè)天線座架構(gòu)成，天線座架由上、下兩個(gè)平臺(tái)通過(guò)結(jié)構(gòu)相同的三個(gè)支路機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)構(gòu)成。每條支路有上平臺(tái)、上園弧形支架、下園弧形支架和下平臺(tái)均通過(guò)3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)組成，其中一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)一個(gè)電機(jī)。上平臺(tái)與天線反射體固定連接，下平臺(tái)與地基機(jī)架或天線載體機(jī)架連接，電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)或通過(guò)變速器驅(qū)動(dòng)下園弧形支架、上園弧形支架和上平臺(tái)及天線反射體作球面三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)。該技術(shù)能圓滿解決獲取衛(wèi)星、運(yùn)載火箭等飛行器的遙感遙測(cè)信號(hào)和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)天線“過(guò)頂”空域連續(xù)跟蹤，達(dá)到半球工作空域或半球以上工作空域。但該技術(shù)中的每條支鏈均由3R副組成，且機(jī)構(gòu)中的9個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副需交于一點(diǎn)，這增加了機(jī)構(gòu)的安裝難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種具有弧形移動(dòng)副的三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，裝配容易，剛度好，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明包括:動(dòng)平臺(tái)、基座以及三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈，其中:每條運(yùn)動(dòng)支鏈的兩端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副與基座和動(dòng)平臺(tái)相連接。
[0009]所述的運(yùn)動(dòng)支鏈為兩段式弧形移動(dòng)副。
技術(shù)效果
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的弧形移動(dòng)副增大兩桿的接觸面，可提高機(jī)構(gòu)的承載等性能，三條相同結(jié)構(gòu)的支鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，裝配容易，剛度好，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活，可應(yīng)用于機(jī)器人的眼、腰關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)，也可用于衛(wèi)星定位裝置等需要三自由度球面轉(zhuǎn)動(dòng)的場(chǎng)合。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的支鏈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖中:I基座、2轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副、3下弧形桿、4移動(dòng)運(yùn)動(dòng)副、5上弧形桿、6轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副、7動(dòng)平臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0015]如圖1所示，本實(shí)施例包括:動(dòng)平臺(tái)7、基座I以及三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈，其中:每條運(yùn)動(dòng)支鏈的兩端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副2、6與基座I和動(dòng)平臺(tái)7相連接。
[0016]所述的結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈，對(duì)稱分布于動(dòng)、靜平臺(tái)之間，即從靜平臺(tái)中心到鉸接點(diǎn)的直徑夾角為120度。
[0017]所述的運(yùn)動(dòng)支鏈為兩段式弧形移動(dòng)副，包括:套接的上弧形桿5和下弧形桿2，其中:下弧形桿2與基座I相連接的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副2與上弧形桿5與動(dòng)平臺(tái)7相連接的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副6的連線相交于一點(diǎn)O，即弧形移動(dòng)副的曲率半徑中心。
[0018]所述的運(yùn)動(dòng)支鏈上設(shè)有液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)平臺(tái)7可繞固定點(diǎn)O作球面三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有弧形移動(dòng)副的三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括:動(dòng)平臺(tái)、基座以及三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈，其中:每條運(yùn)動(dòng)支鏈的兩端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副與基座和動(dòng)平臺(tái)相連接；所述的運(yùn)動(dòng)支鏈為兩段式弧形移動(dòng)副。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈的曲率半徑中心在空間中重合為一點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的運(yùn)動(dòng)支鏈包括:套接的上弧形桿和下弧形桿，其中:下弧形桿與基座相連接的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副與上弧形桿與動(dòng)平臺(tái)相連接的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副的連線相交于一點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的運(yùn)動(dòng)支鏈上設(shè)有液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)平臺(tái)繞一點(diǎn)作球面三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)。
【專利摘要】一種具有弧形移動(dòng)副的三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括：動(dòng)平臺(tái)、基座以及三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈，其中：每條運(yùn)動(dòng)支鏈的兩端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副與基座和動(dòng)平臺(tái)相連接，該運(yùn)動(dòng)支鏈為兩段式弧形移動(dòng)副。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，裝配容易，剛度好，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活，可應(yīng)用于機(jī)器人肩關(guān)節(jié)、衛(wèi)星定位裝置等空間姿態(tài)定位的應(yīng)用場(chǎng)合。
【IPC分類】B25J17-00, B25J9-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104827463
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510230852
【發(fā)明人】林榮富, 郭為忠, 高峰
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月7日