專利名稱：一種具有三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是涉及一種機(jī)器人的具有空間三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的
并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
根據(jù)專利US20090019960A1和EP1084802B1可知，現(xiàn)有的可實(shí)現(xiàn)三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn) 動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括四個(gè)主動(dòng)支鏈和一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，每條支鏈包括近架桿和遠(yuǎn)架桿兩部分。其 中近架桿一端相對(duì)于固定機(jī)架僅具有一個(gè)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，另一端通過(guò)僅具有兩個(gè)回轉(zhuǎn) 自由度的鉸鏈與遠(yuǎn)架桿的一端連接；遠(yuǎn)架桿另一端通過(guò)僅具有兩個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈與動(dòng) 平臺(tái)連接，從而保證機(jī)構(gòu)的平動(dòng)；動(dòng)平臺(tái)由四個(gè)部件組成，其中兩個(gè)部件需相互平行，另外 兩個(gè)部件與前述兩個(gè)相互平行的部件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，通過(guò)部件之間的相互轉(zhuǎn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn) 繞垂直于動(dòng)平臺(tái)的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，同時(shí)配以相應(yīng)的放大機(jī)構(gòu)可擴(kuò)大轉(zhuǎn)角范圍。上述機(jī) 構(gòu)的局限性在于只能實(shí)現(xiàn)繞垂直于動(dòng)平臺(tái)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種可繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的三維平 動(dòng)-維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種具有三維平
動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架、動(dòng)平臺(tái)以及對(duì)稱布置在所述固定架與動(dòng)平臺(tái)之間的
四條結(jié)構(gòu)相同的支鏈；每條支鏈包括近架桿和兩個(gè)平行的遠(yuǎn)架桿，所述近架桿一端與固定
在固定架上的驅(qū)動(dòng)端固接，另一端與上連接軸固接；所述遠(yuǎn)架桿一端與所述上連接軸球鉸
接，另一端與固接在所述動(dòng)平臺(tái)上的下連接軸球鉸接；所述動(dòng)平臺(tái)包括通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接、相
互垂直的主平臺(tái)和副平臺(tái)，所述副平臺(tái)可繞主平臺(tái)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述主平臺(tái)和副平臺(tái)的兩端
分別連接有相應(yīng)的所述下連接軸。 所述主平臺(tái)和副平臺(tái)之間安裝有換向機(jī)構(gòu)。 所述換向機(jī)構(gòu)為一套或并聯(lián)的多套。 所述副平臺(tái)兩側(cè)對(duì)稱安裝有所述換向機(jī)構(gòu)，所述副平臺(tái)每側(cè)的所述換向機(jī)構(gòu)為一 套或并聯(lián)的多套。 所述換向機(jī)構(gòu)包括與所述副平臺(tái)固接的主動(dòng)圓錐齒輪和與所述主動(dòng)圓錐齒輪嚙 合的固接在所述主平臺(tái)上的從動(dòng)圓錐齒輪。 所述主平臺(tái)的軸線與所述副平臺(tái)上連接的下連接軸軸線平行。 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)方式明確，可滿足復(fù)雜抓放操作 的要求。由于驅(qū)動(dòng)端的對(duì)稱分布，可提高機(jī)構(gòu)在整個(gè)工作空間的剛度，同時(shí)還可通過(guò)調(diào)換主 平臺(tái)和副平臺(tái)，或配以換向機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)三個(gè)正交方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明中動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明中動(dòng)平臺(tái)配有換向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi)、固定架，2、近架桿，3、上連接軸，4、下連接軸，5a、5b、6a、6b、球鉸鏈，7、遠(yuǎn) 架桿1，8、遠(yuǎn)架桿n，9、副平臺(tái)，10、主平臺(tái)，ll、動(dòng)平臺(tái)，12、主平臺(tái)軸線，13、驅(qū)動(dòng)端，14、軸 瓦蓋，15、從動(dòng)圓錐齒輪，16、主動(dòng)圓錐齒輪，17、換向機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖 詳細(xì)說(shuō)明如下 請(qǐng)參閱圖1 圖2，本發(fā)明一種具有三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架1、 動(dòng)平臺(tái)11以及對(duì)稱布置在所述固定架1與動(dòng)平臺(tái)11之間的四條結(jié)構(gòu)相同的支鏈構(gòu)成；每 條支鏈由近架桿2、遠(yuǎn)架桿I 7、遠(yuǎn)架桿I1 8和連接所述近架桿2和遠(yuǎn)架桿I 7與遠(yuǎn)架桿I1 8的上連接軸3構(gòu)成。所述近架桿2的一端與固定架1的驅(qū)動(dòng)端13固接，其另一端與上連 接軸3固接；所述遠(yuǎn)架桿I 7和遠(yuǎn)架桿I1 8平行設(shè)置，其一端分別通過(guò)球鉸鏈5a、6a與所 述上連接軸3連接，另一端分別通過(guò)球鉸鏈5b、6b與固接于所述動(dòng)平臺(tái)11上的下連接軸4 球鉸接。所述固定架1的驅(qū)動(dòng)端13為與其固接的近架桿2提供一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。動(dòng)平臺(tái) 11由主平臺(tái)10和副平臺(tái)9以及軸瓦蓋14構(gòu)成，主平臺(tái)IO和副平臺(tái)9通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副垂直連 接。上述結(jié)構(gòu)可以限制主平臺(tái)10的三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度，而副平臺(tái)9則可繞主平臺(tái)10的軸線 12回轉(zhuǎn)，即主平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)三維平動(dòng)，副平臺(tái)除隨主平臺(tái)三維平動(dòng)外，還可繞主平臺(tái)軸線實(shí)現(xiàn) 一維轉(zhuǎn)動(dòng)。所述動(dòng)平臺(tái)11的主平臺(tái)12和副平臺(tái)9通過(guò)互相調(diào)換，可實(shí)現(xiàn)將繞x軸的轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)變?yōu)槔@y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。 主平臺(tái)10和副平臺(tái)9分別與相應(yīng)的下連接軸垂直固接，主平臺(tái)10的軸線與連接 副平臺(tái)9的下連接軸4的軸線平行，可保證機(jī)構(gòu)有較高的剛度，受力平衡，從而滿足運(yùn)動(dòng)的 穩(wěn)定性。 請(qǐng)參閱圖3，所述動(dòng)平臺(tái)11配以換向機(jī)構(gòu)17可實(shí)現(xiàn)繞垂直于動(dòng)平臺(tái)11的軸線的
轉(zhuǎn)動(dòng)，所述換向機(jī)構(gòu)17由從動(dòng)圓錐齒輪15和主動(dòng)圓錐齒輪16構(gòu)成，所述主動(dòng)圓錐齒輪16
與副平臺(tái)9固接，可隨副平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述從動(dòng)圓錐齒輪15垂直固定在主平臺(tái)10上的一點(diǎn)，
可以將主動(dòng)圓錐齒輪16繞主平臺(tái)軸線12的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為繞垂直于動(dòng)平臺(tái)的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。所
述主平臺(tái)12和副平臺(tái)9之間通過(guò)安裝換向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。 所述換向機(jī)構(gòu)可采用多級(jí)圓錐齒輪換向，也可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于實(shí)現(xiàn)的一組圓
錐齒輪副，或其他換向機(jī)構(gòu)。所述換向機(jī)構(gòu)可獨(dú)立安裝一套，也可沿主平臺(tái)軸線方向并聯(lián)安
裝多套換向機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到配置多個(gè)末端執(zhí)行器的目的；所述換向機(jī)構(gòu)可在副平臺(tái)兩側(cè)對(duì)
稱安裝兩套或多套，以保證動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性平衡。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其不同點(diǎn)在于 (1)動(dòng)平臺(tái)11由相互轉(zhuǎn)動(dòng)且垂直相交的兩部分組成； (2)主平臺(tái)10和副平臺(tái)9可相互調(diào)換； (3)副平臺(tái)9繞主平臺(tái)軸線12的轉(zhuǎn)動(dòng)，可通過(guò)換向機(jī)構(gòu)17轉(zhuǎn)化為繞垂直于動(dòng)平臺(tái)的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)； 本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)方式明確，可滿足復(fù)雜抓放操作的要求。由于驅(qū)動(dòng)端的對(duì)稱 分布，可提高機(jī)構(gòu)在整個(gè)工作空間的剛度，同時(shí)還可通過(guò)調(diào)換主平臺(tái)和副平臺(tái)的位置，或配 以轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)不同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上 述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可 以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種具有三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架、動(dòng)平臺(tái)以及對(duì)稱布置在所述固定架與動(dòng)平臺(tái)之間的四條結(jié)構(gòu)相同的支鏈；每條支鏈包括近架桿和兩個(gè)平行的遠(yuǎn)架桿，所述近架桿一端與固定在固定架上的驅(qū)動(dòng)端固接，另一端與上連接軸固接；所述遠(yuǎn)架桿一端與所述上連接軸球鉸接，另一端與固接在所述動(dòng)平臺(tái)上的下連接軸球鉸接；其特征在于，所述動(dòng)平臺(tái)包括通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接、相互垂直的主平臺(tái)和副平臺(tái)，所述副平臺(tái)可繞主平臺(tái)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述主平臺(tái)和副平臺(tái)的兩端分別連接有相應(yīng)的所述下連接軸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有臺(tái)和副平臺(tái)之間安裝有換向機(jī)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有機(jī)構(gòu)為一套或并聯(lián)的多套。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有臺(tái)兩側(cè) 對(duì)稱安裝有所述換向機(jī)構(gòu)，所述副平臺(tái)每側(cè)的所述換向機(jī)構(gòu)為一套或并聯(lián)的多套。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述換向機(jī)構(gòu)包括與所述副平臺(tái)固接的主動(dòng)圓錐齒輪和與所述主動(dòng)圓錐齒輪嚙合的固接在所述主平臺(tái)上的從動(dòng)圓錐齒輪。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述主平臺(tái)的軸線與所述副平臺(tái)上連接的下連接軸軸線平行。三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述主平三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述換向三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述副平
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架、動(dòng)平臺(tái)以及對(duì)稱布置在所述固定架與動(dòng)平臺(tái)之間的四條結(jié)構(gòu)相同的支鏈；每條支鏈包括近架桿和兩個(gè)平行的遠(yuǎn)架桿，近架桿一端與固定在固定架上的驅(qū)動(dòng)端固接，另一端與上連接軸固接；遠(yuǎn)架桿一端與所述上連接軸球鉸接，另一端與固接在動(dòng)平臺(tái)上的下連接軸球鉸接；動(dòng)平臺(tái)包括通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接、相互垂直的主平臺(tái)和副平臺(tái)，主平臺(tái)和副平臺(tái)的兩端分別連接有相應(yīng)的下連接軸。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)方式明確，可滿足復(fù)雜抓放操作的要求。由于驅(qū)動(dòng)端的對(duì)稱分布，可提高機(jī)構(gòu)在整個(gè)工作空間的剛度，同時(shí)還可通過(guò)調(diào)換主平臺(tái)和副平臺(tái)，或配以換向機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)三個(gè)正交方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
文檔編號(hào)B25J9/08GK101708611SQ20091022810
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者劉海濤, 宋軼民, 張利敏, 梅江平, 王攀峰, 趙學(xué)滿, 黃田 申請(qǐng)人:天津大學(xué)