專利名稱：一種三自由度全解析空間并聯(lián)操作手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人和智能裝備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具體地說是為機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)床等裝備提供一種新型的三自由度運(yùn)動(dòng)全解析并聯(lián)操作手。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)構(gòu)在機(jī)器人、虛擬軸機(jī)床、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、仿真平臺(tái)、微操作機(jī)械手等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，6自由度Stewart并聯(lián)機(jī)床,被認(rèn)為是二十世紀(jì)以來機(jī)床結(jié)構(gòu)的一次革命; 并聯(lián)結(jié)構(gòu)的虛軸坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(含測(cè)量劃線機(jī))，也是近年來科學(xué)測(cè)量?jī)x上的一個(gè)重大進(jìn)展， 它具有結(jié)構(gòu)剛性大、運(yùn)動(dòng)速度高、誤差不疊加等獨(dú)特性，可使測(cè)量精度及測(cè)量效率等性能得到很大改善。目前，對(duì)于6-SPS和6-RSS機(jī)構(gòu)來說，其末端執(zhí)行器的空間位姿比較靈活，且承載大、剛度好，但其末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解解析解很難得到，因此，應(yīng)用范圍受到影響。因此，解耦性好(全解耦或部分解耦)、易得正解解析解、工作空間大且不易干涉、 制造裝配容易的3-dof并聯(lián)空間機(jī)構(gòu)機(jī)型設(shè)計(jì)，一直是機(jī)構(gòu)學(xué)界長(zhǎng)期未能得到解決的、并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究領(lǐng)域中挑戰(zhàn)性最強(qiáng)的難題之一，需要?jiǎng)?chuàng)造出性能優(yōu)于現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的新機(jī)型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一類三自由度全解析解耦并聯(lián)操作裝置，其技術(shù)方案是一種三自由度全解析空間并聯(lián)操作手，包括輸出構(gòu)件(I)、靜平臺(tái)(O)及聯(lián)接在輸出構(gòu)件(I)、靜平臺(tái)(O)之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈，其特征在于第一支鏈為由移動(dòng)副一(PD、球副一(S1)組成的P-S型支鏈，即輸出構(gòu)件⑴的一端通過移動(dòng)副一 (P1)與構(gòu)件二(2)連接；第二支鏈為包含構(gòu)件三(3)、構(gòu)件四(4)且由球副二(S2)、移動(dòng)副二(P2)、球副三(S3)串聯(lián)組成的S-P-S型支鏈，其球副三(S3)在第一支鏈的構(gòu)件二⑵ 上，也可在輸出構(gòu)件⑴上；第三支鏈為包含構(gòu)件五(5)、構(gòu)件六(6)且由球副四(S4)、移動(dòng)副三(P3)、球副五(S5)串聯(lián)組成的S-P-S型支鏈，其球副五(S5)在輸出構(gòu)件(I)上；靜平臺(tái)
(O)上的球副一⑶)、球副二(S2)、球副四(S4)不在一條直線上也不能重合；進(jìn)一步，第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈I中的單自由度移動(dòng)副，可各與其在靜平臺(tái)上的球副對(duì)換，且可用單自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)副替代；輸出構(gòu)件⑴的未端⑵可以安裝由轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的一或二自由度的串聯(lián)式擺動(dòng)頭，構(gòu)成四或五自由度的混聯(lián)操作手。


附圖I為本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3為本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)給予進(jìn)一步地說明。附圖I所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種三自由度全解析空間并聯(lián)操作手，包括輸出構(gòu)件I、靜平臺(tái)O及聯(lián)接在輸出構(gòu)件I、靜平臺(tái)O之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈， 第一支鏈為由移動(dòng)副一 P1、球副一 S1組成的P-S型支鏈,即輸出構(gòu)件I的一端通過移動(dòng)副 -P1與構(gòu)件二 2連接；第二支鏈為包含構(gòu)件三3、構(gòu)件四4且由球副二 S2、移動(dòng)副二 P2、球副三S3串聯(lián)組成的S-P-S型支鏈，其球副三S3在第一支鏈的構(gòu)件二 2上；第三支鏈為包含構(gòu)件五5、構(gòu)件六6且由球副四S4、移動(dòng)副三P3、球副五S5串聯(lián)組成的S-P-S型支鏈，其球副五 S5在輸出構(gòu)件I上；靜平臺(tái)O上的球副一 S1、球副二 S2、球副四S4不在一條直線上。附圖2所示為本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，即將附圖I中第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈中的單自由度移動(dòng)副一 P1、移動(dòng)副二 P2、移動(dòng)副三P3，分別與其在靜平臺(tái)O上的球副一 Si、 球副二 S2、球副四S4對(duì)換，但第二支鏈的球副三S3在輸出構(gòu)件I上，且用轉(zhuǎn)動(dòng)副一 R1、轉(zhuǎn)動(dòng)副二 R2、轉(zhuǎn)動(dòng)副三R3分別替代移動(dòng)副一 P1、移動(dòng)副二 P2、移動(dòng)副三P3，其余結(jié)構(gòu)不變。附圖I、附圖2所示的二個(gè)發(fā)明實(shí)施例，自由度均為三，當(dāng)分別控制這二個(gè)機(jī)構(gòu)的三個(gè)單自由度移動(dòng)副或轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，就可獨(dú)立確定輸出構(gòu)件I的三維空間位置。附圖3所示為本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例，在附圖I中的輸出構(gòu)件I上P點(diǎn)位置，再串聯(lián)一個(gè)包含構(gòu)件七7、構(gòu)件八8且由轉(zhuǎn)動(dòng)副四R4、轉(zhuǎn)動(dòng)副五R5組成的二自由度轉(zhuǎn)動(dòng)頭，就構(gòu)成五自由度的混聯(lián)操作手。上述操作手易求得運(yùn)動(dòng)學(xué)正解析解，且運(yùn)動(dòng)輸入一輸出部分解耦，控制容易，工作空間大，可作為變姿態(tài)靈活、剛度好的新型并聯(lián)機(jī)床或機(jī)器人等智能裝備的執(zhí)行操作手。
權(quán)利要求
1.一種三自由度全解析空間并聯(lián)操作手，包括輸出構(gòu)件(I)、靜平臺(tái)(O)及聯(lián)接在輸出構(gòu)件(I)、靜平臺(tái)(O)之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈，其特征在于第一支鏈為由移動(dòng)副一汜)、球副一(S1)組成的P-S型支鏈，即輸出構(gòu)件(I)的一端通過移動(dòng)副一(P1)與構(gòu)件二⑵連接；第二支鏈為包含構(gòu)件三(3)、構(gòu)件四(4)且由球副二(S2)、移動(dòng)副二(P2)、球副三(S3)串聯(lián)組成的S-P-S型支鏈，其球副三(S3)在第一支鏈的構(gòu)件二(2)上，也可在輸出構(gòu)件⑴上；第三支鏈為包含構(gòu)件五(5)、構(gòu)件六(6)且由球副四(S4)、移動(dòng)副三(P3)、球副五(S5)串聯(lián)組成的S-P-S型支鏈，其球副五(S5)在輸出構(gòu)件⑴上；靜平臺(tái)(O)上的球副一(S)、球副二(S2)、球副四(S4)不在一條直線上也不能重合。
2.按權(quán)利要求I所述的三自由度全解析空間并聯(lián)操作手，其特征在于第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈中的單自由度移動(dòng)副，可各與其在靜平臺(tái)上的球副對(duì)換，且可用單自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)副替代。
3.按權(quán)利要求I或2所述的三自由度全解析空間并聯(lián)操作手，其特征在于輸出構(gòu)件 ⑴的未端⑵可以安裝由轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的一、二自由度的串聯(lián)式擺動(dòng)頭，構(gòu)成四或五自由度的混聯(lián)操作手。
全文摘要
一種三自由度全解析空間并聯(lián)操作手，包括輸出構(gòu)件(1)、靜平臺(tái)(0)及聯(lián)接在輸出構(gòu)件(1)、靜平臺(tái)(0)之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈，其特征在于第一支鏈為由移動(dòng)副一(P1)、球副一(S1)組成的P-S型支鏈，即輸出構(gòu)件(1)的一端通過移動(dòng)副一(P1)與構(gòu)件二(2)連接；第二支鏈為包含構(gòu)件三(3)、構(gòu)件四(4)且由球副二(S2)、移動(dòng)副二(P2)、球副三(S3)串聯(lián)組成的S-P-S型支鏈，其球副三(S3)在第一支鏈的構(gòu)件二(2)上；第三支鏈為包含構(gòu)件五(5)、構(gòu)件六(6)且由球副四(S4)、移動(dòng)副三(P3)、球副五(S5)串聯(lián)組成的S-P-S型支鏈，其球副五(S5)在輸出構(gòu)件(1)上；靜平臺(tái)(0)上的球副一(S1)、球副二(S2)、球副四(S4)不在一條直線上也不能重合。在輸出構(gòu)件(1)的未端(P)可以安裝一或二自由度的串聯(lián)式擺動(dòng)頭，構(gòu)成四或五自由度的混聯(lián)操作手。
文檔編號(hào)B25J9/08GK102581842SQ20121006001
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者余同柱, 孟慶梅, 楊廷力, 沈惠平, 鄧嘉鳴 申請(qǐng)人:常州大學(xué)