一種1t&(1t1r)&1t1r五自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種空間解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]混聯(lián)機(jī)器人同時(shí)兼具串聯(lián)機(jī)器人工作空間大、易控制，并聯(lián)器人結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、剛度大、誤差積累少、動(dòng)態(tài)性能好、易求得運(yùn)動(dòng)學(xué)反解等各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能避免單純串、并聯(lián)構(gòu)型缺點(diǎn)，在現(xiàn)代制造業(yè)中更具有實(shí)用性。
[0003]由于混聯(lián)機(jī)器人包涵并聯(lián)結(jié)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在運(yùn)動(dòng)耦合性強(qiáng)的問(wèn)題。混聯(lián)機(jī)器人耦合性的存在使得機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算分析和運(yùn)動(dòng)控制等方面存在著諸多問(wèn)題。因此，為簡(jiǎn)化混聯(lián)機(jī)器人的控制過(guò)程，提高混聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦性已經(jīng)成為機(jī)構(gòu)學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。
[0004]在五自由度混聯(lián)機(jī)器人研究中，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN103433168A提出了一種五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人其串聯(lián)運(yùn)動(dòng)單元具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度，并聯(lián)噴涂作業(yè)單元具有由兩個(gè)移動(dòng)自由度。具有易于制造、方便控制，容易實(shí)現(xiàn)模塊化等特點(diǎn)。上海交通大學(xué)高峰發(fā)明的5自由度混聯(lián)重型混聯(lián)鍛壓操作機(jī)等。對(duì)于五自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦性研究取得一些進(jìn)展，例如，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102120205A提出了一種單噴槍噴涂五軸混聯(lián)機(jī)器人，該機(jī)構(gòu)2自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)串接一個(gè)3自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。不僅編程容易，制造及控制精度也易提高，上述發(fā)明機(jī)構(gòu)雖然機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)三移兩轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但是該類(lèi)機(jī)構(gòu)十分稀少，大部分機(jī)構(gòu)的解耦性并沒(méi)有很好解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、運(yùn)動(dòng)解耦的三移兩轉(zhuǎn)五自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)。其主要由一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(ITlR)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)下端固定導(dǎo)軌IT以及連接其上端串聯(lián)分支三ITlR組成1T&(1T1R)&1T1R五自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由底平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、以及連接動(dòng)平臺(tái)和底平臺(tái)的兩個(gè)分支組成；固定導(dǎo)軌通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)連接，其移動(dòng)中心線(xiàn)與底平面平行。
[0006]分支一由一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)連接且方向垂直于底平面，該連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副動(dòng)平臺(tái)連接；分支二由一個(gè)平行四邊形鉸鏈和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與底平臺(tái)連接且方向平行于底平面，該第一個(gè)連桿的另一端與平行四邊形鉸鏈連接，該平行四邊形鉸鏈另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接，連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接；動(dòng)平臺(tái)串接分支三由一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成，第一個(gè)連桿通過(guò)移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，第一個(gè)連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)構(gòu)末端連接，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)垂直于動(dòng)平臺(tái)。
[0007]固定導(dǎo)軌通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)連接，其移動(dòng)中心線(xiàn)與底平面平行。分支一中移動(dòng)副中心線(xiàn)垂直于底平面，轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線(xiàn)平行于底平面垂直于移動(dòng)副中心線(xiàn)；分支二中第一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與分支一中移動(dòng)副中心線(xiàn)平行，平行四邊形鉸鏈中的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線(xiàn)垂直于第一個(gè)軸線(xiàn)且于底平面平行，鉸鏈隨后的兩個(gè)軸線(xiàn)平行的轉(zhuǎn)動(dòng)副與鉸鏈中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線(xiàn)平行；分支三中移動(dòng)副中心線(xiàn)平行于動(dòng)平臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線(xiàn)與動(dòng)平臺(tái)垂直。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)副都是低副，裝配簡(jiǎn)單，可以降低制造成本；
[0010]2、實(shí)現(xiàn)了空間三個(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度解耦。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的立體示意簡(jiǎn)圖。
[0012]圖2整體示意結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在圖2所示的一種三移兩轉(zhuǎn)五自由度解耦空間混聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，固定導(dǎo)軌1、8通過(guò)移動(dòng)副2、9與底平臺(tái)3連接，分支一中第一連桿5的一端通過(guò)移動(dòng)副4與底平臺(tái)上3連接，第一連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副6與動(dòng)平臺(tái)7連接。分支二支鏈第一連桿11的一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副10與底平臺(tái)連接，第一連桿的另一端與平行四邊形鉸鏈12連接，平行四邊形鉸鏈另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副14與第二個(gè)連桿15連接。連桿15另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副16與動(dòng)平臺(tái)連接。與動(dòng)平臺(tái)串聯(lián)的分支三通過(guò)支鏈中的第一連桿18通過(guò)移動(dòng)副17與動(dòng)平臺(tái)連接，機(jī)構(gòu)末端20通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副19與連桿18的另一端連接。
[0014]移動(dòng)副2、9中心線(xiàn)平行于底平面。分支一中的移動(dòng)副4中心線(xiàn)垂直于底平面。轉(zhuǎn)動(dòng)副6軸線(xiàn)平行于底平面垂直于移動(dòng)動(dòng)副2的中心線(xiàn)；分支二中轉(zhuǎn)動(dòng)副9中心線(xiàn)平行于底平面且平行于移動(dòng)副2、9的中心線(xiàn)與轉(zhuǎn)動(dòng)副6的軸線(xiàn)垂直。平行四邊形鉸鏈12中轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線(xiàn)平行于轉(zhuǎn)動(dòng)副6的軸線(xiàn)。轉(zhuǎn)動(dòng)副15、16軸線(xiàn)相互平行且平行于轉(zhuǎn)動(dòng)副6的軸線(xiàn)垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副10的軸線(xiàn)；與動(dòng)平臺(tái)串聯(lián)的分支三中移動(dòng)副17中心線(xiàn)平行于轉(zhuǎn)動(dòng)副6、15、16的軸線(xiàn)，垂直于移動(dòng)副2、9軸線(xiàn)中心線(xiàn)；轉(zhuǎn)動(dòng)副19軸線(xiàn)垂直于動(dòng)平臺(tái)且平行于移動(dòng)副4中心線(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種1T&(1T1R)&1T1R五自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其主要包括一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)下端固定導(dǎo)軌以及連接其上端串聯(lián)分支三組成。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由底平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、以及連接動(dòng)平臺(tái)和底平臺(tái)的兩個(gè)分支組成。其特征在于:固定導(dǎo)軌通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)連接，其移動(dòng)中心線(xiàn)與底平面平行。分支一由一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)連接且方向垂直于底平面，該連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副動(dòng)平臺(tái)連接；分支二由一個(gè)平行四邊形鉸鏈和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與底平臺(tái)連接且方向平行于底平面，該第一個(gè)連桿的另一端與平行四邊形鉸鏈連接，該平行四邊形鉸鏈另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接，連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接；動(dòng)平臺(tái)串接分支三由一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成，第一個(gè)連桿通過(guò)移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，第一個(gè)連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)構(gòu)末端連接，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)垂直于動(dòng)平臺(tái)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種空間解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)。其主要包括一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1T1R)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)下端固定導(dǎo)軌1T以及連接其上端的串聯(lián)分支三1T1R。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由底平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、以及連接動(dòng)平臺(tái)和底平臺(tái)的兩個(gè)分支組成；固定導(dǎo)軌通過(guò)移動(dòng)副與底平臺(tái)連接；分支一由一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成；分支二由一個(gè)平行四邊形鉸鏈和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成；動(dòng)平臺(tái)串接分支三由一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)三移兩轉(zhuǎn)功能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作空間大、運(yùn)動(dòng)解耦，易于控制。
【IPC分類(lèi)】B25J9/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105643594
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】曹毅, 秦友蕾, 陳海, 李佳桐, 李可
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2014年11月7日