一種(1t1r)&2r四自由度解耦混聯(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)機(jī)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]混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度從3-6變化不等，目前，對(duì)五自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)的研宄較為全面和深入，在工業(yè)中也應(yīng)用的較為廣泛。由于混聯(lián)機(jī)器人中含有并聯(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?；炻?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)研宄領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。
[0004]在混聯(lián)機(jī)構(gòu)研宄中，齊齊哈爾第二機(jī)床廠研制的NXZ24系列重型龍門(mén)式五軸聯(lián)動(dòng)混聯(lián)機(jī)床，是由2自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)上串聯(lián)2個(gè)自由度擺動(dòng)頭并附加一維移動(dòng)的工作臺(tái)構(gòu)成五軸聯(lián)動(dòng)。對(duì)于混聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦性研宄取得一些進(jìn)展，例如，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102172913 A提出了一種四自由度混聯(lián)機(jī)器人，在一個(gè)移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副的基礎(chǔ)上又安裝一個(gè)二自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)操作手，該四自由度混聯(lián)操作手，具有兩移兩轉(zhuǎn)功能，有運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解析解且控制解耦性好等優(yōu)點(diǎn)。但是，上述發(fā)明機(jī)構(gòu)還沒(méi)有能夠?qū)崿F(xiàn)三轉(zhuǎn)一移解耦的混聯(lián)機(jī)構(gòu)。

【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)解耦的一移三轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機(jī)器人。主要由一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(ITlR)和串接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)上的串聯(lián)分支2R組成(1T1R)&2R混聯(lián)機(jī)構(gòu)。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、以及連接動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)的兩個(gè)分支組成。分支一是由一個(gè)移動(dòng)副、一個(gè)純平動(dòng)萬(wàn)向鉸，和一個(gè)連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副以及連接它們之間的兩個(gè)連桿組成；分支二由三個(gè)軸線(xiàn)相互垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)連接定平臺(tái)的移動(dòng)副以及連接它們之間的三個(gè)連桿組成；分支三由兩個(gè)軸線(xiàn)相互垂直于的轉(zhuǎn)動(dòng)副以及它們的連桿組成。
[0006]分支一中第一個(gè)連桿的一端通過(guò)中心線(xiàn)平行于定平臺(tái)的移動(dòng)副與定平臺(tái)連接，第一個(gè)連桿的另一端與純平動(dòng)萬(wàn)向鉸連接，鉸鏈的另一端與第二個(gè)連桿連接，第二個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副平行于定平臺(tái)垂直于移動(dòng)副中心線(xiàn)；分支二中，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)中心線(xiàn)平行于定平臺(tái)的移動(dòng)副與定平臺(tái)連接，該第一個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接，該第二個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三個(gè)連桿連接，第三個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，其中三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線(xiàn)相互垂直；分支三中，第一個(gè)連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，第一連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端連接，其中兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)相互垂直。
[0007]上述分支一中與動(dòng)平臺(tái)連接轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)，動(dòng)平臺(tái)在轉(zhuǎn)動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)分支三中第一個(gè)連桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，分支三中第一個(gè)連桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；上述分支二中與定平臺(tái)連接的移動(dòng)副為主動(dòng)驅(qū)動(dòng)，第一個(gè)連桿在移動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生移動(dòng)，并帶動(dòng)第二、第三連桿、動(dòng)平臺(tái)發(fā)生移動(dòng)，動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)帶動(dòng)機(jī)構(gòu)末端發(fā)生移動(dòng)；分支三中兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副分別為輸入驅(qū)動(dòng)，使得混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端分別繞這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)；且這三個(gè)方向的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)是解耦的，互不干涉。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、機(jī)構(gòu)中含有復(fù)合鉸鏈，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和剛性；
[0010]2、實(shí)現(xiàn)了空間三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度解耦；
[0011]3、所有驅(qū)動(dòng)與平臺(tái)相連，降低了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)慣性。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的立體示意簡(jiǎn)圖。
[0013]圖2整體示意結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]在圖2所示的一種一移三轉(zhuǎn)四自由度解耦空間混聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，并聯(lián)機(jī)構(gòu)分支一中第一連桿4的一端通過(guò)移動(dòng)副3與定平臺(tái)I上滑槽2連接，連桿4的另一端與純平動(dòng)萬(wàn)向鉸5連接，純平動(dòng)萬(wàn)向鉸5的另一端與第二個(gè)連桿6連接，連桿6另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副7與動(dòng)平臺(tái)8連接；分支二中，第一連桿11的一端通過(guò)移動(dòng)副10與定平臺(tái)I上的滑槽9連接，第一連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副12與第二個(gè)連桿13連接，連桿13另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副14與第三個(gè)連桿15連接，連桿15的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副16于動(dòng)平臺(tái)8連接；與動(dòng)平臺(tái)串接的分支三中第一個(gè)連桿18 —端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副17與動(dòng)平臺(tái)8連接，連桿18另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副19與機(jī)構(gòu)末端20連接。
[0015]分支一中的移動(dòng)副3軸線(xiàn)平行于定平臺(tái)1，純平動(dòng)萬(wàn)向鉸5中的上下平臺(tái)平行于定平臺(tái)1，轉(zhuǎn)動(dòng)副7的軸線(xiàn)平行于定平臺(tái)I且與移動(dòng)副3的中心線(xiàn)垂直；分支二中移動(dòng)副10的中心線(xiàn)平行于定平臺(tái)I垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副7的軸線(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)副12的軸線(xiàn)垂直于定平臺(tái)且垂直于移動(dòng)副10中心線(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)副14軸線(xiàn)平行于分支一中轉(zhuǎn)動(dòng)副7的軸線(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)副16的軸線(xiàn)平行于移動(dòng)副10的中心線(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)副12、14、16軸線(xiàn)相互垂直；分支三中與動(dòng)平臺(tái)連接轉(zhuǎn)動(dòng)副17軸線(xiàn)平行于定平臺(tái)I和分支二中轉(zhuǎn)動(dòng)副16的軸線(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)副20的軸線(xiàn)垂直于動(dòng)平臺(tái)10及平行于轉(zhuǎn)動(dòng)副12的軸線(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種一移三轉(zhuǎn)四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)，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)上串聯(lián)分支2R組成(1T1R)&2R混聯(lián)機(jī)構(gòu)。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、以及連接動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)的兩個(gè)分支組成。其特征在于:定平臺(tái)為長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，兩對(duì)邊布置有兩個(gè)相互平行于定平臺(tái)的滑槽；分支一中第一個(gè)連桿的一端通過(guò)中心線(xiàn)平行于定平臺(tái)的移動(dòng)副與定平臺(tái)連接，第一個(gè)連桿的另一端與純平動(dòng)萬(wàn)向鉸連接，鉸鏈的另一端與第二個(gè)連桿連接，第二個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副平行于定平臺(tái)垂直于移動(dòng)副中心線(xiàn)；分支二中，第一個(gè)連桿的一端通過(guò)中心線(xiàn)平行于定平臺(tái)的移動(dòng)副與定平臺(tái)連接，該第一個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接，該第二個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三個(gè)連桿連接，第三個(gè)連桿的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，其中三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線(xiàn)相互垂直；分支三中，第一個(gè)連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，第一連桿另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端連接，其中兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)相互垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一移三轉(zhuǎn)四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:上述分支一中與動(dòng)平臺(tái)連接轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)；上述分支二中與定平臺(tái)連接的移動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)；上述分支三串聯(lián)2R支鏈中的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副分別為兩個(gè)輸入驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一移三轉(zhuǎn)四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:上述分支二中第三個(gè)連桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副可以用一個(gè)萬(wàn)向鉸代替。
【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)。主要由一個(gè)兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1T1R)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)上串聯(lián)分支2R組成(1T1R)&2R混聯(lián)機(jī)構(gòu)。兩分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)由定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、以及連接動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)的兩個(gè)分支組成。分支一是由一個(gè)移動(dòng)副、一個(gè)純平動(dòng)萬(wàn)向鉸，和一個(gè)連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副以及連接它們之間的兩個(gè)連桿組成；分支二由三個(gè)軸線(xiàn)相互垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)連接定平臺(tái)的移動(dòng)副和連接它們之間的三個(gè)連桿組成；分支三由兩個(gè)軸線(xiàn)相互垂直于的轉(zhuǎn)動(dòng)副以及它們的連桿組成。本發(fā)明機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)沿滑槽方向的移動(dòng)和空間的三維轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，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)】CN104626120
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510032673
【發(fā)明人】曹毅, 秦友蕾, 陳海, 曹浩峰, 李佳桐
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月20日