一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于機器人和空間并聯(lián)機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及三自由度并聯(lián)機構(gòu)。
[0002]【背景技術(shù)】并聯(lián)機構(gòu)是由動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，使機構(gòu)具有兩個或兩個以上的自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動的一種閉環(huán)機構(gòu)。與傳統(tǒng)的串聯(lián)機構(gòu)相比，并聯(lián)機構(gòu)的零部件數(shù)目較串聯(lián)構(gòu)造平臺大幅減少，且具有剛度大、運動速度快、精度高等優(yōu)點，在機械工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應用。
[0003]并聯(lián)機構(gòu)從最初的具有六個自由度的Stewart機構(gòu)，發(fā)展出各種少自由度的并聯(lián)機構(gòu)。具有兩個轉(zhuǎn)動和一個移動的三自由度并聯(lián)機構(gòu)以其結(jié)構(gòu)簡單，制造和控制成本相對較低等優(yōu)勢，得到學術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)的發(fā)明專利CN103056870A，該機構(gòu)包括定平臺、動平臺以及連接這兩個平臺的三個運動分支，其第一運動分支與第二運動分支結(jié)構(gòu)完全相同，分別由依次連接的兩轉(zhuǎn)動副和球面副組成，第三分支由球面副和依次連接的兩轉(zhuǎn)動副組成。發(fā)明專利CN101791804B的結(jié)構(gòu)較為簡單。它們的不足之處:球面副加工困難，價格昂貴，球面副的轉(zhuǎn)角也較小，但動平臺的偏轉(zhuǎn)角度難以達到±90°，驅(qū)動與控制困難。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、動平臺位姿空間大、承載能力強、易于驅(qū)動與控制的兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)。
[0005]本發(fā)明主要由動平臺、機架以及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C組成。
[0006]支鏈A從動平臺到機架包括第一轉(zhuǎn)動副A、第二轉(zhuǎn)動副A、移動副A、第三轉(zhuǎn)動副A及第四轉(zhuǎn)動副A，上述運動副間通過連桿連接;其中，第二轉(zhuǎn)動副A的軸線與第三轉(zhuǎn)動副A的軸線平行，移動副A的移動方向與第二轉(zhuǎn)動副A的軸線垂直。
[0007]支鏈B從動平臺到機架包括第一轉(zhuǎn)動副B、第二轉(zhuǎn)動副B、移動副B、第三轉(zhuǎn)動副B及第四轉(zhuǎn)動副B，上述運動副間通過連桿連接;其中，第二轉(zhuǎn)動副B的軸線與第三轉(zhuǎn)動副B的軸線平行，移動副B的移動方向與第二轉(zhuǎn)動副B的軸線垂直。
[0008]支鏈C從動平臺到機架包括第一轉(zhuǎn)動副C、第二轉(zhuǎn)動副C、移動副C、第三轉(zhuǎn)動副C及第四轉(zhuǎn)動副C，上述運動副間通過連桿連接;其中，第二轉(zhuǎn)動副C的軸線與第三轉(zhuǎn)動副C的軸線平行，移動副C的移動方向與第二轉(zhuǎn)動副C的軸線垂直。
[0009]上述中的第一轉(zhuǎn)動副A的軸線、第二轉(zhuǎn)動副A的軸線、第一轉(zhuǎn)動副B的軸線、第二轉(zhuǎn)動副B的軸線、第一轉(zhuǎn)動副C的軸線和第二轉(zhuǎn)動副C的軸線相交于一點A，上述中的第四轉(zhuǎn)動副A的軸線、第三轉(zhuǎn)動副A的軸線、第四轉(zhuǎn)動副B的軸線、第三轉(zhuǎn)動副B的軸線、第四轉(zhuǎn)動副C的軸線和第三轉(zhuǎn)動副C的軸線相交于一點B，A點和B點不重合。
[0010]進一步地，移動副A、移動副B和移動副C中的任意I個、2個或3個被對應的替換為轉(zhuǎn)動副AR、轉(zhuǎn)動副BR和轉(zhuǎn)動副CR，動平臺均可實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)動自由度和一個移動自由度。上述中，轉(zhuǎn)動副AR的移動方向與第二轉(zhuǎn)動副A的軸線、第三轉(zhuǎn)動副A的軸線皆異面垂直，轉(zhuǎn)動副BR的移動方向與第二轉(zhuǎn)動副B的軸線、第三轉(zhuǎn)動副B的軸線皆異面垂直，轉(zhuǎn)動副CR的移動方向與第二轉(zhuǎn)動副C的軸線、第三轉(zhuǎn)動副C的軸線皆異面垂直。
[0011]在使用本發(fā)明時，注意保證支鏈A、支鏈B及支鏈C中的運動副的幾何關(guān)系。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:該并聯(lián)機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)空間兩轉(zhuǎn)動一移動，動平臺姿態(tài)空間大，可以達到±90°，承載能力強。該機構(gòu)中均為低副，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和組裝，易于驅(qū)動與控制。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例1結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明實施例2結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明實施例3結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明實施例4平臺偏轉(zhuǎn)90°(或-90°)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為本發(fā)明局部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]如圖1、圖5所示，一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)，由動平臺1、機架2以及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C組成。
[0020]支鏈A從動平臺I到機架2包括第一轉(zhuǎn)動副Al、第二轉(zhuǎn)動副A2、移動副A5、第三轉(zhuǎn)動副A3及第四轉(zhuǎn)動副A4，這些運動副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動副A2的軸線與第三轉(zhuǎn)動副A3的軸線平行，移動副A5的移動方向與第二轉(zhuǎn)動副A2的軸線方向垂直。支鏈B與支鏈C的結(jié)構(gòu)組成皆同支鏈A。
[0021]第一轉(zhuǎn)動副Al的軸線、第二轉(zhuǎn)動副A2的軸線、第一轉(zhuǎn)動副BI的軸線、第二轉(zhuǎn)動副B2的軸線、第一轉(zhuǎn)動副Cl的軸線和第二轉(zhuǎn)動副C2的軸線相交于一點A，第四轉(zhuǎn)動副A4的軸線、第三轉(zhuǎn)動副A3的軸線、第四轉(zhuǎn)動副B4的軸線、第三轉(zhuǎn)動副B3的軸線、第四轉(zhuǎn)動副C4的軸線和第三轉(zhuǎn)動副C3的軸線相交于一點B，A點和B點不重合。
[0022]實施例2
[0023]如圖2、圖5所示，一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)，由動平臺1、機架2以及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C組成。
[0024]支鏈A從動平臺I到機架2包括第一轉(zhuǎn)動副Al、第二轉(zhuǎn)動副A2、轉(zhuǎn)動副AR5、第三轉(zhuǎn)動副A3及第四轉(zhuǎn)動副A4，這些運動副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動副A2的軸線與第三轉(zhuǎn)動畐IJA3的軸線平行，轉(zhuǎn)動副A5的軸線與第二轉(zhuǎn)動副A2的軸線異面垂直。
[0025]支鏈B從動平臺I到機架2包括第一轉(zhuǎn)動副B1、第二轉(zhuǎn)動副B2、移動副B5、第三轉(zhuǎn)動副B3及第四轉(zhuǎn)動副B4，這些運動副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動副B2的軸線與第三轉(zhuǎn)動副B3的軸線相交，移動副B5的移動方向與第二轉(zhuǎn)動副B2的軸線方向垂直。支鏈C的結(jié)構(gòu)組成同支鏈B。
[0026]第一轉(zhuǎn)動副Al的軸線、第二轉(zhuǎn)動副A2的軸線、第一轉(zhuǎn)動副BI的軸線、第二轉(zhuǎn)動副B2的軸線、第一轉(zhuǎn)動副Cl的軸線和第二轉(zhuǎn)動副C2的軸線相交于一點A，第四轉(zhuǎn)動副A4的軸線、第三轉(zhuǎn)動副A3的軸線、第四轉(zhuǎn)動副B4的軸線、第三轉(zhuǎn)動副B3的軸線、第四轉(zhuǎn)動副C4的軸線和第三轉(zhuǎn)動副C3的軸線相交于一點B，A點和B點不重合。
[0027]實施例3
[0028]如圖3、圖5所示，一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)，由動平臺1、機架2以及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C組成。
[0029]支鏈A從動平臺I到機架2包括第一轉(zhuǎn)動副Al、第二轉(zhuǎn)動副A2、轉(zhuǎn)動副AR5、第三轉(zhuǎn)動副A3及第四轉(zhuǎn)動副A4，這些運動副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動副A2的軸線與第三轉(zhuǎn)動副A3的軸線平行，轉(zhuǎn)動副A5的移動方向與第二轉(zhuǎn)動副A2的軸線異面垂直。支鏈C的結(jié)構(gòu)組成同支鏈A。
[0030]支鏈B從動平臺I到機架2包括第一轉(zhuǎn)動副B1、第二轉(zhuǎn)動副B2、移動副B5、第三轉(zhuǎn)動副B3及第四轉(zhuǎn)動副B4，這些運動副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動副B2的軸線與第三轉(zhuǎn)動副B3的軸線平行，移動副B5的運動方向與第二轉(zhuǎn)動副B2的軸線垂直。
[0031]第一轉(zhuǎn)動副Al的軸線、第二轉(zhuǎn)動副A2的軸線、第一轉(zhuǎn)動副BI的軸線、第二轉(zhuǎn)動副B2的軸線、第一轉(zhuǎn)動副Cl的軸線和第二轉(zhuǎn)動副C2的軸線相交于一點A，第四轉(zhuǎn)動副A4的軸線、第三轉(zhuǎn)動副A3的軸線、第四轉(zhuǎn)動副B4的軸線、第三轉(zhuǎn)動副B3的軸線、第四轉(zhuǎn)動副C4的軸線和第三轉(zhuǎn)動副C3的軸線相交于一點B，A點和B點不重合。
[0032]實施例4
[0033]如圖4、圖5所示，一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)，由動平臺1、機架2以及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C組成。
[0034]支鏈A從動平臺I到機架2包括第一轉(zhuǎn)動副Al、第二轉(zhuǎn)動副A2、轉(zhuǎn)動副AR5、第三轉(zhuǎn)動副A3及第四轉(zhuǎn)動副A4，這些運動副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動副A2的軸線與第三轉(zhuǎn)動副A3的軸線平行，轉(zhuǎn)動副AR5的軸線與第二轉(zhuǎn)動副A2的軸線異面垂直。支鏈B和支鏈C的結(jié)構(gòu)組成皆同支鏈A。
[0035]第一轉(zhuǎn)動副Al的軸線、第二轉(zhuǎn)動副A2的軸線、第一轉(zhuǎn)動副BI的軸線、第二轉(zhuǎn)動副B2的軸線、第一轉(zhuǎn)動副Cl的軸線和第二轉(zhuǎn)動副C2的軸線相交于一點A，第四轉(zhuǎn)動副A4的軸線、第三轉(zhuǎn)動副A3的軸線、第四轉(zhuǎn)動副B4的軸線、第三轉(zhuǎn)動副B3的軸線、第四轉(zhuǎn)動副C4的軸線和第三轉(zhuǎn)動副C3的軸線相交于一點B，A點和B點不重合。
【主權(quán)項】
1.一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)，主要包括動平臺、機架及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C，其特征在于:支鏈A從動平臺到機架包括第一轉(zhuǎn)動副A、第二轉(zhuǎn)動副A、移動副A、第三轉(zhuǎn)動副A及第四轉(zhuǎn)動副A，上述運動副間通過連桿連接，其中第二轉(zhuǎn)動副A的軸線與第三轉(zhuǎn)動副A的軸線平行，移動副A的移動方向與第二轉(zhuǎn)動副A的軸線垂直； 支鏈B從動平臺到機架包括第一轉(zhuǎn)動副B、第二轉(zhuǎn)動副B、移動副B、第三轉(zhuǎn)動副B及第四轉(zhuǎn)動副B，上述運動副間通過連桿連接;其中，第二轉(zhuǎn)動副B的軸線與第三轉(zhuǎn)動副B的軸線平行，移動副B的移動方向與第二轉(zhuǎn)動副B的軸線垂直； 支鏈C從動平臺到機架包括第一轉(zhuǎn)動副C、第二轉(zhuǎn)動副C、移動副C、第三轉(zhuǎn)動副C及第四轉(zhuǎn)動副C，上述運動副間通過連桿連接;其中，第二轉(zhuǎn)動副C的軸線與第三轉(zhuǎn)動副C的軸線平行，移動副C的移動方向與第二轉(zhuǎn)動副C的軸線垂直。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)，其特征在于:第一轉(zhuǎn)動副A的軸線、第二轉(zhuǎn)動副A的軸線、第一轉(zhuǎn)動副B的軸線、第二轉(zhuǎn)動副B的軸線、第一轉(zhuǎn)動副C的軸線和第二轉(zhuǎn)動副C的軸線相交于一點A，第四轉(zhuǎn)動副A的軸線、第三轉(zhuǎn)動副A的軸線、第四轉(zhuǎn)動畐IjB的軸線、第三轉(zhuǎn)動畐IjB的軸線、第四轉(zhuǎn)動副C的軸線和第三轉(zhuǎn)動副C的軸線相交于一點B，A點和B點不重合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)，其特征在于:移動副A、移動畐IjB和移動副C中的任意I個、2個或3個，被對應的替換為轉(zhuǎn)動副AR、轉(zhuǎn)動副BR和轉(zhuǎn)動副CR，動平臺的運動形式不變。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)，其特征在于:轉(zhuǎn)動副AR的軸線與第二轉(zhuǎn)動副A的軸線、第三轉(zhuǎn)動副A的軸線皆異面垂直，轉(zhuǎn)動副BR的軸線與第二轉(zhuǎn)動副B的軸線、第三轉(zhuǎn)動副B的軸線皆異面垂直，轉(zhuǎn)動副CR的軸線與第二轉(zhuǎn)動副C的軸線、第三轉(zhuǎn)動副C的軸線皆異面垂直。
【專利摘要】一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)，主要由動平臺、機架以及連接上述二者的支鏈A、支鏈B和支鏈C組成。支鏈A從動平臺到機架由第一轉(zhuǎn)動副A、第二轉(zhuǎn)動副A、移動副A、第三轉(zhuǎn)動副A及第四轉(zhuǎn)動副A組成，上述運動副間通過連桿連接；其中，第二轉(zhuǎn)動副A的軸線與第三轉(zhuǎn)動副A的軸線平行，移動副A的運動方向與第二轉(zhuǎn)動副A軸線均垂直。移動副A可以由轉(zhuǎn)動副AR替代。支鏈B和支鏈C的結(jié)構(gòu)組成與支鏈A相似。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)空間兩轉(zhuǎn)動一移動，動平臺姿態(tài)空間大，可以達到±90°，承載能力強。機構(gòu)中均為低副，結(jié)構(gòu)簡單，便于組裝，易于驅(qū)動與控制。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN105598953
【申請?zhí)枴緾N201610171370
【發(fā)明人】孫通帥, 周玉林, 褚宏鵬, 楊龍, 王建
【申請人】褚宏鵬
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月24日