完全解耦的三轉(zhuǎn)動(dòng)三移動(dòng)六自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別涉及一種機(jī)器人的混聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]混聯(lián)機(jī)構(gòu)兼具串、并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，近年來受到廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)[Lu Yi, Hu Bo, SunTa0.Analyses of velocity,accelerat1n, statics, and workspace of a2(3-SPR)serial-parallel manipulator.Robotica(2009) volume 27, pp.529 - 538.]提出了一種混聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由兩個(gè)3-SPR串聯(lián)而成，具有較大的工作空間。專利CN201210324161.7提出了一種基于混聯(lián)機(jī)構(gòu)的五維隔振平臺(tái)，利用混聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)一種五維隔震?，F(xiàn)有的混聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，其輸入與輸出存在高度耦合，不利于對(duì)這類機(jī)構(gòu)的控制。解耦機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立控制，具有控制容易，精度尚等優(yōu)點(diǎn)。但現(xiàn)有的解親機(jī)構(gòu)多為少自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，專利CN201310259738.5提出的一種兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)完全解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅實(shí)現(xiàn)三自由度的完全解耦。而目前的六自由度解耦機(jī)構(gòu)又多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且多為部分解耦，如專利CN03129994.6提出的一種六自由度并聯(lián)解耦機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)具有六個(gè)自由度，但僅能實(shí)現(xiàn)五自由度的完全解耦。解耦式混聯(lián)機(jī)構(gòu)能克服上述問題，但關(guān)于解耦式混聯(lián)機(jī)構(gòu)的研宄非常少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出一種解耦機(jī)構(gòu)少且結(jié)構(gòu)簡單的完全解耦的三轉(zhuǎn)動(dòng)三移動(dòng)六自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)。
[0004]本
【發(fā)明內(nèi)容】
如下:
[0005]本發(fā)明主要包括機(jī)座、中間平臺(tái)一、中間平臺(tái)二、動(dòng)平臺(tái)以及連接機(jī)座、中間平臺(tái)一、中間平臺(tái)二和動(dòng)平臺(tái)間的各分支。
[0006]機(jī)座和中間平臺(tái)一間由三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的分支連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)三移動(dòng)的解耦，所述的這種分支包括四個(gè)運(yùn)動(dòng)副，分別是直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副，轉(zhuǎn)動(dòng)副，直線移動(dòng)副或轉(zhuǎn)動(dòng)副及萬向鉸或轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述分支的始端與機(jī)座相連，末端與中間平臺(tái)一相連，所述的直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副對(duì)應(yīng)的導(dǎo)軌分別與機(jī)座上三個(gè)互相垂直的橫梁、豎梁以及縱梁平行，所述的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的導(dǎo)軌平行且垂直于與其相連的直線移動(dòng)副，直線移動(dòng)副通過萬向鉸或轉(zhuǎn)動(dòng)副與中間平臺(tái)一相連，萬向鉸的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副相互垂直相交，萬向鉸的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與所在支鏈中的轉(zhuǎn)動(dòng)副平行，萬向鉸的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與中間平臺(tái)一相連，三個(gè)萬向鉸的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副在中間平臺(tái)一上成圓周分布并相互正交，與中間平臺(tái)一相連的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副在中間平臺(tái)一上成圓周分布并相互正交，并平行于所在支鏈中的轉(zhuǎn)動(dòng)副。
[0007]實(shí)現(xiàn)三轉(zhuǎn)動(dòng)解耦的運(yùn)動(dòng)分支主要包括兩部分，即一個(gè)一轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和一個(gè)二轉(zhuǎn)動(dòng)解耦結(jié)構(gòu)。一轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括中間平臺(tái)一和中間平臺(tái)二以及連接兩平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副，中間平臺(tái)一、二中心重合并相互平行，中間平臺(tái)一和中間平臺(tái)二由一個(gè)垂直穿過它們中心通孔的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)；二轉(zhuǎn)動(dòng)解耦結(jié)構(gòu)包括RPS分支，PSPR分支，S分支以及SPS分支，所述的四個(gè)分支的始端固連在中間平臺(tái)二上，末端固連在動(dòng)平臺(tái)上，并且這四個(gè)分支兩端分別設(shè)在兩個(gè)圓周上；所述的RPS分支，PSPR分支以及S分支的兩端分別在中間平臺(tái)二和動(dòng)平臺(tái)上呈直角三角形分布。所述的RPS分支包括轉(zhuǎn)動(dòng)副，直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副和球副，該分支的轉(zhuǎn)動(dòng)副平行于PSPR分支始端運(yùn)動(dòng)副中心和S分支始端中心的連線，該轉(zhuǎn)動(dòng)副與直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副垂直相連，該直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副另一端通過球副固連于動(dòng)平臺(tái)上。所述的PSPR分支包括直線移動(dòng)副，球副，直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副以及轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中，直線移動(dòng)副一端垂直固連于中間平臺(tái)二，另一端通過球副與直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副一端相連，該直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副另一端與轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，該轉(zhuǎn)動(dòng)副平行于RPS分支末端運(yùn)動(dòng)副和S分支末端運(yùn)動(dòng)副中心的連線，并垂直于與其相連的直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副。所述的S分支包括一個(gè)剛性桿和球副，剛性桿與中間平臺(tái)二中心垂直固連，上述剛性桿通過球副固連于動(dòng)平臺(tái)中心。所述的SPS分支包括球副，直線移動(dòng)副及球副，其與直線移動(dòng)副兩端相連的兩個(gè)球副分別與中間平臺(tái)二和動(dòng)平臺(tái)相連。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的機(jī)座和中間平臺(tái)一之間的連接部分實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)三移動(dòng)的解耦，中間平臺(tái)一和中間平臺(tái)二之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，中間平臺(tái)二與動(dòng)平臺(tái)間的連接部分實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)兩轉(zhuǎn)動(dòng)的解耦，整個(gè)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)六自由度的完全解親。
[0009]本發(fā)明兼具解耦機(jī)構(gòu)和串并聯(lián)機(jī)構(gòu)的共同優(yōu)點(diǎn)，機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的獨(dú)立控制，工作空間大，剛度大，運(yùn)動(dòng)精度高、且運(yùn)動(dòng)學(xué)正、反解簡單。控制簡單、可作為高檔數(shù)控機(jī)床、微納加工裝備等高端裝備的機(jī)械本體。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實(shí)施I立體示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明解耦的三轉(zhuǎn)動(dòng)部分機(jī)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明實(shí)例2立體示意圖。
[0013]圖4是本發(fā)明實(shí)例3立體示意圖。
[0014]圖5是本發(fā)明實(shí)例4立體示意圖。
[0015]圖中:1、機(jī)座，1-1、橫梁，1-2、豎梁，1-3、縱梁，2、中間平臺(tái)一，3、中間平臺(tái)二，4、動(dòng)平臺(tái)，5-1、直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副，5-2、轉(zhuǎn)動(dòng)副，5-3、直線移動(dòng)副，5-3’、轉(zhuǎn)動(dòng)副，5-4萬向鉸，5-4’、轉(zhuǎn)動(dòng)副，6、轉(zhuǎn)動(dòng)副，7-1、轉(zhuǎn)動(dòng)副，7-2、直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副，7-3、球副，8-1、直線移動(dòng)副，8-2、球畐Ij，8-3、直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副，8-4、轉(zhuǎn)動(dòng)副，9、球副，I O-1、球副，10-2、直線移動(dòng)副，10_3、球副，
11、剛性桿。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
[0017]如附圖1所示，完全解耦的三轉(zhuǎn)動(dòng)三移動(dòng)六自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)由機(jī)座1，中間平臺(tái)一2，中間平臺(tái)二 3，動(dòng)平臺(tái)4以及連接它們的分支組成。機(jī)座I和中間平臺(tái)一 2間由三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的PRPU分支連接，中間平臺(tái)一 2和中間平臺(tái)二 3間由一個(gè)R副連接，中間平臺(tái)二 3和動(dòng)平臺(tái)4間由S分支，RPS分支，PSPR分支以及SPS分支這四個(gè)分支連接。
[0018]如附圖1所示，機(jī)座I和中間平臺(tái)一 2間由三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的PRPU分支連接，所述的分支包括直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副5-1，轉(zhuǎn)動(dòng)副5-2，直線移動(dòng)副5-3和萬向鉸5-4，三個(gè)直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副5-1的導(dǎo)軌分別平行于機(jī)座I上的橫梁1-1、豎梁1-2以及縱梁1-3這三個(gè)互相垂直的方向，轉(zhuǎn)動(dòng)副5-2平行于直線驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副5-1的導(dǎo)軌且垂直于直線移動(dòng)副5-3，萬向鉸5-4的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副相互正交，萬向鉸5-4的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副平行于轉(zhuǎn)動(dòng)副5-2，萬向鉸5-4的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與中間平臺(tái)一 2相連，三個(gè)萬向鉸的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)副在中間平臺(tái)一 2上成圓