一種(1t2r)&1r四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利說明】
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)器人是指:至少包括一個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)機(jī)構(gòu)按照一定的方式組合在一起的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)。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、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，已在焊接、噴漆、搬運(yùn)、汽車裝配、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
[0003]少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新是混聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一個(gè)重要前提，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題。因此，為簡化混聯(lián)機(jī)器人的控制過程，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)問題。
[0004]對于三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦性研宄取得一些進(jìn)展，例如，中國專利文獻(xiàn)CN102431028 A提出了具有運(yùn)動(dòng)解耦、動(dòng)平臺(tái)靈活性高、控制系統(tǒng)易于開發(fā)、標(biāo)定更為簡便、能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)平臺(tái)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。三自由度解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)的存在為混聯(lián)解耦機(jī)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)提供重要的基礎(chǔ)，目前國內(nèi)學(xué)者發(fā)明了一些四自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)，例如，中國專利CN203427028U發(fā)明了一種四自由度混聯(lián)機(jī)器人。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)四自由度運(yùn)動(dòng)，但是能實(shí)現(xiàn)解耦的混聯(lián)機(jī)構(gòu)十分稀少，大部分混聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦性并沒有很好解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、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)構(gòu)。本發(fā)明由一個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1T2R)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副IR構(gòu)成(1T2R)&1R四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)構(gòu)由定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、以及連接定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)分支。分支一是由一個(gè)中心線垂直于定平臺(tái)移動(dòng)副和兩個(gè)軸線相互垂直轉(zhuǎn)動(dòng)副及連接它們的兩個(gè)連桿組成；分支二由三個(gè)軸線平行于定平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)副和兩個(gè)軸線平行于定平臺(tái)且垂直前三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線，以及連接它們的四個(gè)連桿組成；分支三由一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)平行四邊形鉸鏈和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，以及連接它們的四個(gè)連桿組成；混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端通過垂直于動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接。
[0006]分支一中第一連桿的一端通過中心線垂直于定平臺(tái)的移動(dòng)副與定平臺(tái)連接，第一連桿另一端通過軸線平行于定平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接，第二個(gè)連桿的另一端通過軸線垂直于前一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線且平行于定平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接；分支二中第一個(gè)連桿通過軸線平行于定平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副與定平臺(tái)連接，連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接，第二個(gè)連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三個(gè)連桿連接，第三個(gè)連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四個(gè)連桿連接，第四個(gè)連桿另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，其中與第一、二連桿連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，第四個(gè)連桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行且垂直于第一、二連桿連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線；分支三中第一連桿的一端通過移動(dòng)副與定平臺(tái)滑槽連接，另一端與平行四邊形鉸鏈連接其軸線平行于移動(dòng)副中心線，該平行四邊形鉸鏈另一端與第二個(gè)連桿連接，連桿另一端通過軸線平行于平行四邊形鉸鏈軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三個(gè)連桿連接，第三個(gè)連桿另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四個(gè)連桿連接，連桿四的另一端通過軸線垂直于第三個(gè)連桿兩端轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線且平行于定平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接；機(jī)構(gòu)末端通過垂直于動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接。
[0007]上述分支中，分支一中與定平臺(tái)連接的移動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)；第一連桿在移動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生移動(dòng)，并帶第二個(gè)連桿及動(dòng)平臺(tái)發(fā)生移動(dòng)；上述分支一中與第一個(gè)連桿連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)，第二個(gè)連桿在轉(zhuǎn)動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)動(dòng)平臺(tái)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；分支三中與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入動(dòng)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)動(dòng)平臺(tái)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)，混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端在轉(zhuǎn)動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
[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)穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)副有低副也有復(fù)合運(yùn)動(dòng)副，裝配簡單；
[0010]2、實(shí)現(xiàn)了空間一個(gè)移動(dòng)自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度解耦；
[0011]3、所有輸入驅(qū)動(dòng)全部與平臺(tái)相連，這樣減少了桿件的負(fù)載，具有良好的運(yùn)動(dòng)性和穩(wěn)定性及較大的操作空間。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的立體示意簡圖。
[0013]圖2整體示意結(jié)構(gòu)簡圖。
【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，定平臺(tái)I動(dòng)平臺(tái)27為長方形結(jié)構(gòu)，該定平臺(tái)I的底邊布有滑槽17，滑槽17中心線與定平臺(tái)平行；分支一中的第一連桿4的一端通過移動(dòng)副3與定平臺(tái)I上2連接，該連桿4的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副
5與第二個(gè)連桿連接6，連桿6的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副7動(dòng)平臺(tái)27連接；分支二中的第一連桿9的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副8與定平臺(tái)I連接，該連桿9的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副10與第二個(gè)連桿11連接，連桿11的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副12與第三個(gè)連桿13連接，該連桿13的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副14與第四個(gè)連桿15連接，連桿15另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副16與動(dòng)平臺(tái)27連接；分支三中的第一連桿19的一端通過移動(dòng)副18與定平臺(tái)上滑槽17連接，該連桿19的另一端與平行四邊形鉸鏈20連接，鉸鏈20另一端與第二個(gè)連桿20連接，連桿21另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副22與第三個(gè)連桿的23 —端連接，連桿23的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副24與第四連桿25連接，連桿25另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副26與動(dòng)平臺(tái)27連接；機(jī)構(gòu)末端29通過轉(zhuǎn)動(dòng)副28與動(dòng)平臺(tái)27連接。
[0015]分支一中的移動(dòng)副3的中心線垂直于定平臺(tái)I所在平面，轉(zhuǎn)動(dòng)副5、7軸線相互垂直且都平行于定平臺(tái)I ;分支二中轉(zhuǎn)動(dòng)副8、10、12的軸線相互平行且平行于定平臺(tái)I和分支一中轉(zhuǎn)動(dòng)副5的軸線，轉(zhuǎn)動(dòng)副14、16軸線相互平行且垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副8、10、12的軸線平行于轉(zhuǎn)動(dòng)副5的軸線；分支三中移動(dòng)副18中心線平行于定平臺(tái)I和轉(zhuǎn)動(dòng)副5、14、16軸線，平行四邊形鉸鏈20、轉(zhuǎn)動(dòng)副22、24線相互平行且平行于移動(dòng)副18中心線，與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副26軸線平行于定平臺(tái)和轉(zhuǎn)動(dòng)副7、8、10、12軸線；轉(zhuǎn)動(dòng)副28軸線垂直于動(dòng)平臺(tái)27。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種(1T2R)&1R四自由度解耦混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其包括一個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1T2R)和連接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副IR，并聯(lián)機(jī)構(gòu)由定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、以及連接定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)分支。其特征在于:所述定平臺(tái)底邊安裝滑槽所述滑槽的中心線定平臺(tái)平行，動(dòng)定平臺(tái)為長方形。分支一中第一連桿的一端通過中心線垂直于定平臺(tái)的移動(dòng)副與定平臺(tái)連接，第一連桿另一端通過軸線平行于定平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接，第二個(gè)連桿的另一端通過軸線垂直于前一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線且平行于定平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接；分支二中第一個(gè)連桿通過軸線平行于定平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副與定平臺(tái)連接，連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二個(gè)連桿連接，第二個(gè)連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三個(gè)連桿連接，第三個(gè)連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四個(gè)連桿連接，第四個(gè)連桿另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，其中與第一、二連桿連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，第四個(gè)連桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行且垂直于第一、二連桿連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線；分支三中第一連桿的一端通過移動(dòng)副與定平臺(tái)滑槽連接，另一端與平行四邊形鉸鏈連接其軸線平行于移動(dòng)副中心線，該平行四邊形鉸鏈另一端與第二個(gè)連桿連接，連桿另一端通過軸線平行于平行四邊形鉸鏈軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三個(gè)連桿連接，第三個(gè)連桿另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四個(gè)連桿連接，連桿四的另一端通過軸線垂直于第三個(gè)連桿兩端轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線且平行于定平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接；機(jī)構(gòu)末端通過垂直于動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解耦的一移三轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:上述分支一中與定平臺(tái)連接的移動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)；上述分支一中與第一個(gè)連桿連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)；上述分支三中與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入動(dòng)驅(qū)動(dòng)。與動(dòng)平臺(tái)連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副為輸入驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解耦的一移三轉(zhuǎn)四自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:上述分支一中，第二個(gè)連桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副可以用萬向鉸代替；上述分支二中，第三個(gè)連桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副可以用萬向鉸代替；上述分支三中，第四個(gè)連桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副可以用萬向鉸代替。
【專利摘要】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)。主要包括一個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1T2R)和串接在并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)上的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副1R，并聯(lián)機(jī)構(gòu)由定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、以及連接定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)分支。所述定平臺(tái)底邊安裝滑槽所述滑槽的中心線定平臺(tái)平行，動(dòng)定平臺(tái)為長方形。分支一是由一個(gè)中心線垂直于定平臺(tái)移動(dòng)副和兩個(gè)軸線相互垂直轉(zhuǎn)動(dòng)副及連接它們的兩個(gè)連桿組成；分支二由三個(gè)軸線平行于定平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)副和兩個(gè)軸線平行于定平臺(tái)且垂直前三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線，以及連接它們的四個(gè)連桿組成；分支三由一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)平行四邊形鉸鏈和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，以及連接它們的四個(gè)連桿組成；混聯(lián)機(jī)構(gòu)末端通過垂直于動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)沿垂直于定平臺(tái)方向的一維移動(dòng)，繞空間的三維轉(zhuǎn)動(dòng)，各運(yùn)動(dòng)解耦，易于控制，承載力強(qiáng)。
【IPC分類】B25J9-00
【公開號(hào)】CN104626122
【申請?zhí)枴緾N201510032792
【發(fā)明人】曹毅, 秦友蕾, 李可, 李佳桐, 展杰
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月20日