六自由度轉(zhuǎn)動和移動完全解耦并聯(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)器人領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種六自由度轉(zhuǎn)動和移動完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機(jī)構(gòu)通常由動平臺和固定平臺通過多條支鏈聯(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際應(yīng)用中。
[0003]現(xiàn)有大多數(shù)六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)不具有解耦特征，控制較為復(fù)雜，較難滿足工程實際應(yīng)用要求；目前大多數(shù)六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)均具有6條鏈，這不僅限制了動平臺的工作空間，而且增加材料，使結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。
[0004]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN104626099A，公開(公告)日2015.05.20，公開了一種完全解耦的三轉(zhuǎn)動三移動六自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其機(jī)座與中間平臺一之間由三個結(jié)構(gòu)相同的分支連接，該分支由四個運(yùn)動副組成，分別是直線驅(qū)動移動副，轉(zhuǎn)動副，直線移動副或轉(zhuǎn)動副及萬向鉸或轉(zhuǎn)動副。中間平臺一和中間平臺二間由一個轉(zhuǎn)動副連接，中間平臺二與動平臺間由RPS分支、PSPR分支、PS分支和SPS分支連接。但該現(xiàn)有技術(shù)的支鏈、運(yùn)動構(gòu)件和運(yùn)動副較多且具有三個平臺，這使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種六自由度轉(zhuǎn)動和移動完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其動平臺的轉(zhuǎn)動特征與移動特征具有轉(zhuǎn)動移動完全解耦的特點(diǎn)，并且本發(fā)明具有支鏈少，結(jié)構(gòu)簡單，易于裝配，機(jī)構(gòu)性能高，易于控制。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明包括:動平臺、基座以及三條運(yùn)動支鏈，其中:運(yùn)動支鏈的一端均與基座活動連接，另一端與動平臺轉(zhuǎn)動連接，使得動平臺作二維移動或繞固定點(diǎn)O作球面三自由度轉(zhuǎn)動。
[0008]所述的三條運(yùn)動支鏈結(jié)構(gòu)相同，均包括:一個一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)以及一個轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，其中:轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的兩端分別與動平臺和一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動連接并構(gòu)成兩個轉(zhuǎn)動副，一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)的另一端與基座活動連接。
[0009]所述的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)采用弧形移動副或兩個轉(zhuǎn)動連接的弧形桿實現(xiàn)，該轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)本身構(gòu)成一個移動副或一個轉(zhuǎn)動副。
[0010]所述的一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)通過直線移動副、直連桿、平行四邊形運(yùn)動副或純平動萬向鉸實現(xiàn)。
[0011]所述的活動連接是指:
[0012]a)三條運(yùn)動支鏈均與基座一維活動連接，或者是
[0013]b)三條運(yùn)動支鏈均與基座二維活動連接。
[0014]所述的運(yùn)動支鏈均通過弧形移動副或轉(zhuǎn)動副驅(qū)動。 技術(shù)效果
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明大幅度減少支鏈的數(shù)量，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝配容易，剛度好，機(jī)構(gòu)運(yùn)動靈活，動平臺的轉(zhuǎn)動特征與移動特征完全解親。
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例1結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2為實施例2結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖3為實施例3結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖4為實施例4結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖中:1為基座、2、3、4為直連桿、5下弧形桿、6為上弧形桿、7為動平臺、LI?L3為運(yùn)動支鏈、PR為弧形移動副、Pl?P3為直線移動副、Rll?R31為轉(zhuǎn)動副、U*純平動萬向鉸。
【具體實施方式】
[0021]下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0022]如圖1所示，本實施例包括:動平臺7、基座I以及三條運(yùn)動支鏈LI?L3，其中:運(yùn)動支鏈LI?L3的一端均與基座I活動連接，另一端與動平臺7轉(zhuǎn)動連接，使得動平臺7作二維移動或繞固定點(diǎn)O作球面三自由度轉(zhuǎn)動。
[0023]本實施例中三條運(yùn)動支鏈均與基座I 二維活動連接，該三條運(yùn)動支鏈LI?L3均包括:一個一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)以及一個轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，其中:轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的兩端分別與動平臺7和一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動連接并構(gòu)成兩個轉(zhuǎn)動副Rl、R2，一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)的另一端與基座I活動連接。
[0024]本實施例中的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)采用弧形移動副PR實現(xiàn)，所述的運(yùn)動支鏈LI?L3均通過弧形移動副或轉(zhuǎn)動副驅(qū)動。
[0025]所述的弧形移動副PR包括:相互活動連接的下弧形桿5和上弧形桿6，其中:下弧形桿5的一端與動平臺7轉(zhuǎn)動連接，上弧形桿6的一端與一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動連接。
[0026]本實施例中一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)通過直線移動副P3實現(xiàn)。
[0027]所述的基座I上設(shè)有三對移動副組合，該移動副組合與運(yùn)動支鏈LI?L3的一端相連從而實現(xiàn)二維活動連接。
[0028]所述的移動副組合由兩個垂直相連的移動副組成。
[0029]每一條運(yùn)動支鏈上的轉(zhuǎn)動副軸線均相交于一點(diǎn)O，即三條運(yùn)動支鏈LI?L3上的6個轉(zhuǎn)動副的軸線匯聚于一點(diǎn)。
[0030]本裝置中，所述的動平臺的三維轉(zhuǎn)動特征僅與弧形移動副PR驅(qū)動有關(guān)，而與移動副Pl驅(qū)動無關(guān)；點(diǎn)O的三維移動特征僅與移動副Pl驅(qū)動有關(guān)，而與弧形移動副PR驅(qū)動無關(guān)；動平臺的轉(zhuǎn)動特征與移動特征具有轉(zhuǎn)動和移動完全解耦的優(yōu)點(diǎn)。
實施例2
[0031]如圖2所示，本實施例與實施例1相比，所述的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)采用兩個轉(zhuǎn)動連接的弧形桿5、6實現(xiàn)，該轉(zhuǎn)動連接本身構(gòu)成一個轉(zhuǎn)動副R2，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)與動平臺7轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副R3，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)與直線移動副P3轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副Rl。
[0032]本實施例所具有的技術(shù)效果相比實施例1:其剛度更大，更易于控制。
實施例3
[0033]如圖3所示，本實施例與實施例2相比，所述的運(yùn)動支鏈中的一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)通過平行四邊形運(yùn)動副Pa實現(xiàn)。
[0034]本實施例所具有的技術(shù)效果相比實施例2:因采用平行四邊形運(yùn)動副Pa實現(xiàn)P副的運(yùn)動，這使得其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，剛度更大。
實施例4
[0035]如圖4所示，本實施例與實施例3相比，所述的運(yùn)動支鏈中的一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)通過純平動萬向鉸U*實現(xiàn)，并且所述的運(yùn)動支鏈與基座I均為一維活動連接。
[0036]所述的一維活動連接，通過垂直設(shè)置于基座I上的一個移動副實現(xiàn)，該移動副與所述運(yùn)動支鏈相連。
[0037]本實施例所具有的技術(shù)效果相比實施例3:因采用純平動萬向鉸U*實現(xiàn)二維移動運(yùn)動，這使得其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，剛度更大。
【主權(quán)項】
1.一種六自由度轉(zhuǎn)動和移動完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括:動平臺、基座以及三條運(yùn)動支鏈，其中:運(yùn)動支鏈的一端均與基座活動連接，另一端與動平臺轉(zhuǎn)動連接，所述的三條運(yùn)動支鏈結(jié)構(gòu)相同，均包括:一個一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)以及一個轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，所述的活動連接是指:三條運(yùn)動支鏈均與基座一維或二維活動連接，從而使得動平臺作二維移動或繞固定點(diǎn)O作球面三自由度轉(zhuǎn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度轉(zhuǎn)動和移動完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的兩端分別與動平臺和一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動連接并構(gòu)成兩個轉(zhuǎn)動副，一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)的另一端與基座活動連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度轉(zhuǎn)動和移動完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)采用弧形移動副或兩個轉(zhuǎn)動連接的弧形桿實現(xiàn)，該轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)本身構(gòu)成一個移動副或一個轉(zhuǎn)動副。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度轉(zhuǎn)動和移動完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)通過直線移動副、直連桿、平行四邊形運(yùn)動副或純平動萬向鉸實現(xiàn)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的六自由度轉(zhuǎn)動和移動完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的運(yùn)動支鏈均通過弧形移動副或轉(zhuǎn)動副驅(qū)動。6.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的五自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的二維活動連接，通過設(shè)置于基座上的移動副組合與運(yùn)動支鏈的一端相連得以實現(xiàn)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的五自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的移動副組合由兩個垂直相連的移動副組成。8.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一所述的五自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的一維活動連接，通過垂直設(shè)置于基座上的移動副與運(yùn)動支鏈的一端相連得以實現(xiàn)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，每一條運(yùn)動支鏈上的轉(zhuǎn)動副軸線均相交于一點(diǎn)，即三條運(yùn)動支鏈上的6個轉(zhuǎn)動副的軸線匯聚于一點(diǎn)。
【專利摘要】一種六自由度轉(zhuǎn)動和移動完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括：動平臺、基座以及三條運(yùn)動支鏈，其中：運(yùn)動支鏈的一端均與基座活動連接，另一端與動平臺轉(zhuǎn)動連接，所述的三條運(yùn)動支鏈結(jié)構(gòu)相同，均包括：一個一維或二維運(yùn)動機(jī)構(gòu)以及一個轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，所述的活動連接是指：三條運(yùn)動支鏈均與基座一維或二維活動連接，從而使得動平臺作二維移動或繞固定點(diǎn)O作球面三自由度轉(zhuǎn)動；所述的動平臺的三維轉(zhuǎn)動特征僅與弧形移動副驅(qū)動有關(guān)，而與移動副驅(qū)動無關(guān)；點(diǎn)O的三維移動特征僅與移動副驅(qū)動有關(guān)，而與弧形移動副驅(qū)動無關(guān)；動平臺的轉(zhuǎn)動特征與移動特征具有轉(zhuǎn)動和移動完全解耦的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN104985591
【申請?zhí)枴緾N201510387678
【發(fā)明人】郭為忠, 林榮富, 高峰
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月2日