一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)。目的是提供的并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線明確且不相交、伴隨運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工組裝容易及易于控制等優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)方案是：一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)、機(jī)架以及連接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)，其中第一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置，其特征在于：所述第一分支和第二分支分別依次包括球鉸、移動(dòng)副、導(dǎo)桿、轉(zhuǎn)動(dòng)副。
【專利說(shuō)明】一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。【背景技術(shù)】[0002]并聯(lián)機(jī)構(gòu)一般由定平臺(tái)(機(jī)架)、動(dòng)平臺(tái)以及連接這兩個(gè)平臺(tái)的若干個(gè)分支構(gòu)成。 并聯(lián)機(jī)構(gòu)(PM)相比與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有更大的剛度、負(fù)載和更聞的精度。從一定意義 上來(lái)說(shuō)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)同時(shí)具備了數(shù)控機(jī)床(高剛度、高精度、高速度)和工業(yè)機(jī)器人(低成本、靈 活、易于集成)的優(yōu)點(diǎn)。由于并聯(lián)機(jī)構(gòu)與串聯(lián)機(jī)構(gòu)在性能上的互補(bǔ)性，因此被廣泛應(yīng)用于望 遠(yuǎn)鏡聚焦裝置、微操作機(jī)械手、運(yùn)動(dòng)模擬器、加工中心主軸頭、多軸數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域中，對(duì)工 業(yè)、醫(yī)療、食品等行業(yè)都作出了巨大的貢獻(xiàn)。[0003]從Steward機(jī)構(gòu)在輪胎測(cè)試及飛行模擬器上的成功應(yīng)用開(kāi)始，并聯(lián)機(jī)構(gòu)一直成為 諸多學(xué)者研究的對(duì)象。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于多自由度的需求較少(尤其是6自由度)而且 多余的自由度會(huì)增加制造成本及維護(hù)成本，所以應(yīng)運(yùn)而生了大量的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。其 中，兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)是少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的重要一類，是少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中極具工 程應(yīng)用價(jià)值的一類:[0004]如1983年提出的3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)上的參考坐標(biāo)點(diǎn)在空間不同位置 時(shí)，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不能任意或者較難給出，其伴隨運(yùn)動(dòng)也較為復(fù)雜，因此在實(shí)際應(yīng)用中很難 較好地運(yùn)用；中國(guó)專利ZL200410069387.2在3-RPS機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了冗余驅(qū)動(dòng)分支構(gòu)成 四分支的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，但也存在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不連續(xù)的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服【背景技術(shù)】存在的不足，提供一種3自由度空間 定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線明確且不相交、伴隨運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工 組裝容易及易于控制等優(yōu)點(diǎn)。[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)、機(jī)架以及連 接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)，其中第一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置，其 特征在于:所述第一分支和第二分支分別依次包括球鉸、移動(dòng)副、導(dǎo)桿、轉(zhuǎn)動(dòng)副；[0007]所述第三分支分別依次包括轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、導(dǎo)桿、球鉸；或者分別依次包括第一 轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿、球鉸。[0008]所述第一分支與第二分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，并且移動(dòng)副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副 軸線。[0009]所述第三分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于移動(dòng)副軸線，第三分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于第 一分支與第二分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。[0010]所述第三分支中第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，并且第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂 直于第一分支與第二分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。[0011]一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)、機(jī)架以及連接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)，其中第一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置，其特征在于:所述第三分 支分別依次包括球鉸、移動(dòng)副、導(dǎo)桿、轉(zhuǎn)動(dòng)副；[0012]所述第一分支和第二分支分別依次包括轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、導(dǎo)桿、球鉸；或者分別依 次包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿、球鉸。[0013]所述第三分支中移動(dòng)副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。[0014]所述第一分支和第二分支中移動(dòng)副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線；所述第一分支和第二 分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行并且垂直于第三分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。[0015]所述第一分支和第二分支中第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行；所述第 一分支和第二分支中第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，并且第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于第三分支中 轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。[0016]所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)副為各分支上的移動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)方式為由伺服電機(jī)帶動(dòng)的滾珠 絲杠機(jī)構(gòu)。[0017]與機(jī)架連接的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線水平共面；與機(jī)架連接的所有球鉸中心均水平共面。[0018]與機(jī)架連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線或球鉸中心均水平共面。[0019]本發(fā)明的有益效果是:[0020]本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)空間的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度，具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線明確且不 相交、伴隨運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工組裝容易及易于控制等優(yōu)點(diǎn)。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的立體結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的立體結(jié)構(gòu)示意圖。[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的立體結(jié)構(gòu)示意圖。[0024]圖4是本發(fā)明實(shí)施例4的立體結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0025]以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。[0026]實(shí)施例一，如圖1所示:一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架(由兩個(gè)第一 機(jī)架11以及第三機(jī)架31組成)、動(dòng)平臺(tái)4以及連接機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支；其中第 一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置；所述第一分支和第二分支分別依次包括連接在機(jī)架 11和動(dòng)平臺(tái)之間的球鉸1S、移動(dòng)副IP (包括滑塊12和導(dǎo)桿13)、導(dǎo)桿13、轉(zhuǎn)動(dòng)副IR ;所述 第三分支分別依次包括連接在機(jī)架31和動(dòng)平臺(tái)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副3R、移動(dòng)副3P (包括滑塊32 和導(dǎo)桿33)、導(dǎo)桿33、球鉸3S ;所述第一分支與第二分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，并且移動(dòng) 副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線；所述第三分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于移動(dòng)副軸線，并且第三分支 中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于第一分支與第二分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。[0027]實(shí)施例二，如圖2所示:一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架(由兩個(gè)第一 機(jī)架11以及第三機(jī)架31組成)、動(dòng)平臺(tái)4以及連接機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支；其中第 一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置；所述第一分支和第二分支分別依次包括連接在機(jī)架 11和動(dòng)平臺(tái)之間的球鉸1S、移動(dòng)副IP (包括滑塊12和導(dǎo)桿13)、導(dǎo)桿13、轉(zhuǎn)動(dòng)副IR ;所述第三分支分別依次包括連接在機(jī)架31和動(dòng)平臺(tái)之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3?、第一連桿32、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2、第二連桿33、球鉸3S ;所述第一分支與第二分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，第一分支與第二分支中移動(dòng)副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線；所述第三分支中第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，并且第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于第一分支與第二分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。[0028]實(shí)施例三，如圖3所示:一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架(由兩個(gè)第一機(jī)架11以及第三機(jī)架31組成)、動(dòng)平臺(tái)4以及連接機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支；其中第一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置；所述第三分支分別依次包括連接在機(jī)架31和動(dòng)平臺(tái)之間的球鉸3S、移動(dòng)副3P(包括滑塊32和導(dǎo)桿33)、導(dǎo)桿33、轉(zhuǎn)動(dòng)副3R ;所述第一分支和第二分支分別依次包括連接在機(jī)架11和動(dòng)平臺(tái)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副IR、移動(dòng)副IP (包括滑塊12和導(dǎo)桿13)、導(dǎo)桿13、球鉸IS ;所述第三分支中移動(dòng)副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線；所述第一分支和第二分支中移動(dòng)副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線；所述第一分支和第二分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行并且垂直于第三分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。[0029]實(shí)施例四，如圖4所示:一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架(由兩個(gè)第一機(jī)架11以及第三機(jī)架31組成)、動(dòng)平臺(tái)4以及連接機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支；其中第一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置；所述第三分支分別依次包括連接在機(jī)架31和動(dòng)平臺(tái)之間的球鉸3S、移動(dòng)副3P(包括滑塊32和導(dǎo)桿33)、導(dǎo)桿33、轉(zhuǎn)動(dòng)副3R ;所述第一分支和第二分支分別依次包括連接在機(jī)架11和動(dòng)平臺(tái)之間的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副IR1、第一連桿12、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副IR2、第二連桿13、球鉸IS ;所述第三分支中移動(dòng)副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線；所述第一分支和第二分支中第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，并且第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于第三分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。[0030]上述各實(shí)施例中，所述機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)副為各分支上的移動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)方式為由伺服電機(jī)帶動(dòng)的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)。[0031]作為推薦，與機(jī) 架連接的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線水平共面；與機(jī)架連接的所有球鉸中心均水平共面。
【權(quán)利要求】
1.一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)(4)、機(jī)架(11、31)以及連接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)，其中第一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置，其特征在于:所述第一分支和第二分支分別依次包括球鉸(1S)、移動(dòng)副(1P)、導(dǎo)桿(13)、轉(zhuǎn)動(dòng)副(IR)；所述第三分支分別依次包括轉(zhuǎn)動(dòng)副(3R)、移動(dòng)副(3P)、導(dǎo)桿(33 )、球鉸(3S);或者分別依次包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(3?)、第一連桿(32)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副(3R2)、第二連桿(33)、球鉸(3S)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第一分支與第二分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，并且移動(dòng)副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第三分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于移動(dòng)副軸線，第三分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于第一分支與第二分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第三分支中第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，并且第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于第一分支與第二分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。
5.一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)(4)、機(jī)架(11、31)以及連接在機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支機(jī)構(gòu)，其中第一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置，其特征在于:所述第三分支分別依次包括球鉸(3S)、移動(dòng)副(3P)、導(dǎo)桿(33 )、轉(zhuǎn)動(dòng)副(3R);所述第一分支和第二分支分別依次包括轉(zhuǎn)動(dòng)副(IR)、移動(dòng)副(1P)、導(dǎo)桿(13)、球鉸(IS);或者分別依次包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(IR1X第一連桿(12)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副(IR2)、第二連桿 (13)、球鉸(1S)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第三分支中移動(dòng)副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第一分支和第二分支中移動(dòng)副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線；所述第一分支和第二分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行并且垂直于第三分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第一分支和第二分支中第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行；所述第一分支和第二分支中第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，并且第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直于第三分支中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于: 所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)副為各分支上的移動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)方式為由伺服電機(jī)帶動(dòng)的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種3自由度空間定位并聯(lián)機(jī)構(gòu) ，其特征在于:與機(jī)架連接的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線水平共面；與機(jī)架連接的所有球鉸中心均水平共面。
【文檔編號(hào)】B23Q1/64GK103600346SQ201310604508
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】李秦川, 吳偉峰, 陳巧紅, 武傳宇 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)