四支鏈兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人關(guān)節(jié)，特別涉及一種四支鏈兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)。
技術(shù)背景
[0002]并聯(lián)機(jī)構(gòu)無累積誤差，精度較高，驅(qū)動(dòng)裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置，這樣運(yùn)動(dòng)部分重量輕、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、承載能力大，完全對稱的并聯(lián)機(jī)構(gòu)還具有較好的各向同性。但并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間普遍較小，嚴(yán)重制約了并聯(lián)機(jī)構(gòu)在工業(yè)和機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用，因此研究具有大工作空間的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，成為了并聯(lián)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域一個(gè)重要的內(nèi)容。
[0003]并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度可分為移動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，其中移動(dòng)工作空間可通過增大機(jī)構(gòu)尺寸的辦法增大，然而轉(zhuǎn)動(dòng)空間卻不隨機(jī)構(gòu)尺寸的增大而增加。國外對大工作空間轉(zhuǎn)動(dòng)類并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究較早，美國專利US4651589提出了一種大工作空間三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并成功應(yīng)用于雷達(dá)追蹤設(shè)備，美國專利US4686866公開了一種大工作空間兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并成功應(yīng)用于工業(yè)噴涂機(jī)器人腕關(guān)節(jié)中，美國專利US7478576B2公開了一種三支鏈大工作空間兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并將其應(yīng)用于機(jī)器人腕關(guān)節(jié)中。美國專利US6658962B1公開了一種四支鏈大工作空間兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并將其應(yīng)用于仿生機(jī)器人肩關(guān)節(jié)中。國內(nèi)對具有大轉(zhuǎn)動(dòng)工作空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究成果較少，其中發(fā)明專利CN103217986A和發(fā)明專利CN103433916A對大工作空間兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究，并取得了一些成果。但上述大轉(zhuǎn)動(dòng)工作空間的并聯(lián)機(jī)構(gòu)都屬于非球面轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心不唯一，使得動(dòng)平臺在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中會產(chǎn)生附加的移動(dòng)，這一性質(zhì)嚴(yán)重限制了這類機(jī)構(gòu)在機(jī)器人特別是仿生機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種四支鏈兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺相對定平臺做球面兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)，且該關(guān)節(jié)具有體積小、剛度大、轉(zhuǎn)動(dòng)工作空間大等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人特別是仿生機(jī)器人等領(lǐng)域。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:
[0006]本發(fā)明主要包括定平臺、動(dòng)平臺、環(huán)形導(dǎo)軌，連接動(dòng)、定平臺的四條運(yùn)動(dòng)支鏈，其有三種連接方式:
[0007]第一種連接方式:四條運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)相同，每條運(yùn)動(dòng)支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，下連桿另一端與滑塊通過球面副連接，上連桿一端與動(dòng)平臺通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，上連桿另一端與滑塊通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；四條運(yùn)動(dòng)支鏈中的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線匯交于一點(diǎn)O，且點(diǎn)OS卩為關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心;每條運(yùn)動(dòng)支鏈中的滑塊均與環(huán)形導(dǎo)軌通過移動(dòng)副連接，滑塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌做圓周滑動(dòng)，環(huán)形導(dǎo)軌為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點(diǎn)O。
[0008]第二種連接方式:四條運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)相同，每條運(yùn)動(dòng)支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，下連桿另一端與滑塊通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，上連桿一端與動(dòng)平臺通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，上連桿另一端與滑塊通過球面副連接；四條運(yùn)動(dòng)支鏈中的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線匯交于一點(diǎn)O，且點(diǎn)OS卩為關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心;每條運(yùn)動(dòng)支鏈中的滑塊均與環(huán)形導(dǎo)軌通過移動(dòng)副連接，滑塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌做圓周滑動(dòng)，環(huán)形導(dǎo)軌為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點(diǎn)O。
[0009]第三種連接方式:四條運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)相同，每條運(yùn)動(dòng)支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，下連桿另一端與滑塊通過球面副連接，上連桿一端與動(dòng)平臺通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，上連桿另一端與滑塊通過球面副連接；四條運(yùn)動(dòng)支鏈中的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線匯交于一點(diǎn)O，且點(diǎn)OS卩為關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心;每條運(yùn)動(dòng)支鏈中的滑塊均與環(huán)形導(dǎo)軌通過移動(dòng)副連接，滑塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌做圓周滑動(dòng)，環(huán)形導(dǎo)軌為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點(diǎn)O。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0011](I)動(dòng)平臺相對定平臺具有球面兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，且轉(zhuǎn)動(dòng)中心唯一；(2)動(dòng)平臺相對定平臺轉(zhuǎn)動(dòng)工作空間大，轉(zhuǎn)動(dòng)角度可達(dá)±90度；(3)關(guān)節(jié)體積小，剛度大；(4)關(guān)節(jié)的四條運(yùn)動(dòng)支鏈之間相互耦合，大大提高了關(guān)節(jié)的受力性能。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1立體結(jié)構(gòu)示意簡圖.
[0013]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1偏轉(zhuǎn)狀態(tài)立體結(jié)構(gòu)示意簡圖.
[0014]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2立體結(jié)構(gòu)示意簡圖.
[0015]圖4是本發(fā)明實(shí)施例2偏轉(zhuǎn)狀態(tài)立體結(jié)構(gòu)示意簡圖.
[0016]圖5是本發(fā)明實(shí)施例3立體結(jié)構(gòu)示意簡圖.
[0017]圖6是本發(fā)明實(shí)施例3偏轉(zhuǎn)狀態(tài)立體結(jié)構(gòu)示意簡圖.
[0018]圖中:1.定平臺，2.動(dòng)平臺，(厶3，83，03，03).下連桿，(厶4，84，04，04).滑塊，(八5，B5，C5，D5).上連桿，6.環(huán)形導(dǎo)軌。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，在所有實(shí)施例中，所述Rij表示一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，s i j表示一個(gè)球面副，P i j表示一個(gè)移動(dòng)副，其中i，j為自然數(shù)。
[0020]實(shí)施例1
[0021]如圖1、圖2所示是本發(fā)明公開的第I個(gè)實(shí)施例，一種四支鏈兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)，主要包括定平臺1、動(dòng)平臺2、環(huán)形導(dǎo)軌6，連接動(dòng)、定平臺的四條運(yùn)動(dòng)支鏈。四條運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)相同，其中第一運(yùn)動(dòng)支鏈由下連桿A3、滑塊A4和上連桿A5組成，下連桿A3—端與定平臺I之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)副Rl I連接，下連桿A3另一端與滑塊A4通過球面副S12連接;上連桿A5—端與滑塊A4通過轉(zhuǎn)動(dòng)副R13連接，上連桿A5另一端與動(dòng)平臺2之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)副R14連接。第二運(yùn)動(dòng)支鏈由下連桿B3、滑塊B4和上連桿B5組成，下連桿B3—端與定平臺I之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)副R21連接，下連桿B3另一端與滑塊B4通過球面副S22連接;上連桿B5—端與滑塊B4通過轉(zhuǎn)動(dòng)副R23連接，上連桿B5另一端與動(dòng)平臺2之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)副R24連接。第三運(yùn)動(dòng)支鏈由下連桿C3、滑塊C4和上連桿C5組成，下連桿C3—端與定平臺I之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)副R31連接，下連桿C3另一端與滑塊C4通過球面副S32連接;上連桿C5—端與滑塊C4通過轉(zhuǎn)動(dòng)副R33連接，上連桿C5另一端與動(dòng)平臺2之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)副R34連接。第四運(yùn)動(dòng)支鏈由下連桿D3、滑塊D4和上連桿D5組成，下連桿D3—端與定平臺I之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)副R41連接，下連桿D3另一端與滑塊D4通過球面副S42連接;上連桿D5—端與滑塊D4通過轉(zhuǎn)動(dòng)副R43連接，上連桿D5另一端與動(dòng)平臺2之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)副R44連接。
[0022]第一運(yùn)動(dòng)支鏈中滑塊A4與環(huán)形導(dǎo)軌6通過移動(dòng)副P15連接，滑塊A4只能沿環(huán)形導(dǎo)軌6做圓周滑動(dòng);第二運(yùn)動(dòng)支鏈中滑塊B4與環(huán)形導(dǎo)軌6通過移動(dòng)副P25連接，滑塊B4只能沿環(huán)形導(dǎo)軌6做圓周滑動(dòng);第三運(yùn)動(dòng)支鏈中滑塊C4與環(huán)形導(dǎo)軌6通過移動(dòng)副P35連接，滑塊C4只能沿環(huán)形導(dǎo)軌6做圓周滑動(dòng);第四運(yùn)動(dòng)支鏈中滑塊D4與環(huán)形導(dǎo)軌6通過移動(dòng)副P45連接，滑塊D4只能沿環(huán)形導(dǎo)軌6做圓周滑動(dòng)。
[0023]所述轉(zhuǎn)動(dòng)副R11、轉(zhuǎn)動(dòng)副R13、轉(zhuǎn)動(dòng)副R14、轉(zhuǎn)動(dòng)副R21、轉(zhuǎn)動(dòng)副R23、轉(zhuǎn)動(dòng)副R24、轉(zhuǎn)動(dòng)副R31、轉(zhuǎn)動(dòng)副R33、轉(zhuǎn)動(dòng)副R34、轉(zhuǎn)動(dòng)副R41、轉(zhuǎn)動(dòng)副R43、轉(zhuǎn)動(dòng)副R44的軸線匯交于一點(diǎn)0，且點(diǎn)O即為關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。所述環(huán)形導(dǎo)軌6為圓環(huán)形，其中心軸線過所