一種非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，特別是涉及到了一種非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，具有剛度大、精度尚、承載能力強(qiáng)、運(yùn)動慣性小、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動學(xué)解簡單、制造成本低、控制較為容易、結(jié)構(gòu)緊湊、工作空間大等優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。
[0003]目前，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是已經(jīng)成為了機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器人領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，也越來越受到研究者的重視與青睞。例如公布號為CN104218301A、公布日為2014.12.17的中國專利申請所公開的3-UPU 二轉(zhuǎn)一移型并聯(lián)機(jī)構(gòu)天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、公布號為CN104227698A、公布日為2014.12.24的中國專利申請所公開的兩自由度并聯(lián)變位機(jī)構(gòu)以及公布號為CN102909569A、公布日為2013.2.6的中國專利公開的一種1T2R三自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)均是與少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)有關(guān)的技術(shù)。但是目前的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)整體存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，驅(qū)動元件多和難于控制的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，以解決現(xiàn)有并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、驅(qū)動元件多、難于控制的問題。
[0005]為了解決上述問題，本實用新型的非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)采用以下技術(shù)方案:非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括靜平臺、動平臺以及連接在動、靜平臺之間的兩個運(yùn)動鏈分支，兩運(yùn)動鏈分支中的一個為混合鏈，另一個為單開鏈；混合鏈包括第一子分支和第二子分支和第七轉(zhuǎn)動副，第一子分支包括從靜平臺依次串聯(lián)的第一移動副和第六轉(zhuǎn)動副，其中第一移動副的軸線垂直于第六轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線，第一移動副為主動副，第二子分支包括從靜平臺向動平臺依次串聯(lián)的第二轉(zhuǎn)動副、第三虎克鉸、第四轉(zhuǎn)動副和第五虎克鉸，其中第三虎克鉸和第五虎克鉸的與第四轉(zhuǎn)動副相鄰的部分的轉(zhuǎn)動軸線平行于第四轉(zhuǎn)動副的軸線、另外一部分的軸線垂直于第二轉(zhuǎn)動副的軸線，第二轉(zhuǎn)動副為主動副，第一子分支與第二子分支并聯(lián)構(gòu)成空間閉合回路并且通過第七轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第六轉(zhuǎn)動副的軸線垂直于第七轉(zhuǎn)動副的軸線；單開鏈包括從靜平臺到動平臺依次串聯(lián)的第八圓柱副、第九轉(zhuǎn)動副和第十虎克鉸，第八圓柱副的軸線與第九轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行并且平行于第十虎克鉸的靠近第九轉(zhuǎn)動副的部分的軸線，第八圓柱副為主動副。
[0006]所述動平臺為臺面板。
[0007]所述第八圓柱副的位置高于第一移動副和第二轉(zhuǎn)動副。
[0008]所述第八圓柱副通過一個立架設(shè)于靜平臺上。
[0009]本實用新型的二維轉(zhuǎn)動一維移動三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，安裝于靜平臺上的第一移動副、第二轉(zhuǎn)動副和第八圓柱副被選為主動副。第二轉(zhuǎn)動副與第八圓柱副的軸線相互平行，且垂直于第一移動副軸線。第七轉(zhuǎn)動副和第十虎克鉸與動平臺相連，且第十虎克鉸中安裝于動平臺上的轉(zhuǎn)動軸線與第七轉(zhuǎn)動副相互平行。因此，在使用的時候，可實現(xiàn)兩維轉(zhuǎn)動一維移動輸出運(yùn)動。本實用新型支鏈少、運(yùn)動模型簡單，且動平臺的輸入和輸出呈一一對應(yīng)關(guān)系，解決了并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，驅(qū)動元件多，難于控制的問題。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)可用于工業(yè)機(jī)器人、微操作手和醫(yī)用機(jī)器人等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0010]圖1是非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)的實施例的原理圖；
[0011]圖2是非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)的實施例，如圖1-2所示，該機(jī)構(gòu)包括靜平臺9、動平臺8以及連接靜平臺9和動平臺8的混合鏈和單開鏈。動平臺8采用臺面板。
[0013]混合鏈包括一個空間閉合回路結(jié)構(gòu)和與之串聯(lián)的第七轉(zhuǎn)動副R7，空間閉合回路結(jié)構(gòu)包括第一子分支和第二子分支。
[0014]第一子分支包括靜平臺9上的第一移動副P1與第一移動副連接的第六轉(zhuǎn)動副R6，它們通過第一連桿1連接。第一子分支中P1丄R6，即第一移動副P1與第六轉(zhuǎn)動副R6軸線相互垂直。
[0015]第二子分支包括第二轉(zhuǎn)動副R2、第三虎克鉸U3、第四轉(zhuǎn)動副R4和第五虎克鉸U5。第二轉(zhuǎn)動副R2和第三虎克鉸U3通過第二連桿2連接，第三虎克鉸U3和第四轉(zhuǎn)動副R4通過第三連桿3連接，第四轉(zhuǎn)動副R4和第五虎克鉸U5通過第四連桿4連接。第二條子分支中，第三虎克鉸U3和第五虎克鉸U5中與第四轉(zhuǎn)動副R4相鄰的轉(zhuǎn)動軸線與第四轉(zhuǎn)動副軸線平行，其它兩條轉(zhuǎn)動軸線相互平行且垂直于第二轉(zhuǎn)動副R2軸線。第一移動副P1和第二轉(zhuǎn)動副R2分別為兩子分支的主動副。
[0016]第一子分支、第二子分支通過第五連桿5和第七轉(zhuǎn)動副R7與動平臺相連，且第六轉(zhuǎn)動副R6和第七轉(zhuǎn)動副R7軸線相互垂直。
[0017]單開鏈由靜平臺9到動平臺8依次設(shè)置的第八圓柱副C8、第九轉(zhuǎn)動副R9、第十虎克鉸U10，其中第八圓柱副C8和第九轉(zhuǎn)動副R9通過第六連桿6連接，第九轉(zhuǎn)動副R9和第十虎克鉸U10通過第七連桿7連接。第八圓柱副C8的軸線與第九轉(zhuǎn)動副R9的軸線相互平行，且平行于第十虎克鉸U10中與第九轉(zhuǎn)動副R9相鄰的軸線。與定平臺9相連的第八圓柱副C8為主動副，且以線性位移為主輸入；需要特別指出的是，在本實施例中，第八圓柱副C8是通過一個立架101設(shè)在靜平臺上，這樣可以升高其位置，縮短其導(dǎo)軌的長度，保證其可靠性。
[0018]本實用新型提出的一種非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)在工作過程中，當(dāng)驅(qū)動第一移動副P1、第二轉(zhuǎn)動副R2和第八圓柱副C8時，所述動平臺可以實現(xiàn)空間兩維轉(zhuǎn)動一維移動輸出。本實用新型支鏈少、運(yùn)動模型簡單，且動平臺的輸入和輸出呈一一對應(yīng)關(guān)系，解決了并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，驅(qū)動元件多，難于控制的問題。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)可用于工業(yè)機(jī)器人、微操作手和醫(yī)用機(jī)器人等領(lǐng)域。
【主權(quán)項】
1.非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括靜平臺、動平臺以及連接在動、靜平臺之間的兩個運(yùn)動鏈分支，其特征在于，兩運(yùn)動鏈分支中的一個為混合鏈，另一個為單開鏈；混合鏈包括第一子分支和第二子分支和第七轉(zhuǎn)動副，第一子分支包括從靜平臺依次串聯(lián)的第一移動副和第六轉(zhuǎn)動副，其中第一移動副的軸線垂直于第六轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線，第一移動副為主動副，第二子分支包括從靜平臺向動平臺依次串聯(lián)的第二轉(zhuǎn)動副、第三虎克鉸、第四轉(zhuǎn)動副和第五虎克鉸，其中第三虎克鉸和第五虎克鉸的與第四轉(zhuǎn)動副相鄰的部分的轉(zhuǎn)動軸線平行于第四轉(zhuǎn)動副的軸線、另外一部分的軸線垂直于第二轉(zhuǎn)動副的軸線，第二轉(zhuǎn)動副為主動副，第一子分支與第二子分支并聯(lián)構(gòu)成空間閉合回路并且通過第七轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第六轉(zhuǎn)動副的軸線垂直于第七轉(zhuǎn)動副的軸線；單開鏈包括從靜平臺到動平臺依次串聯(lián)的第八圓柱副、第九轉(zhuǎn)動副和第十虎克鉸，第八圓柱副的軸線與第九轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行并且平行于第十虎克鉸的靠近第九轉(zhuǎn)動副的部分的軸線，第八圓柱副為主動副。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述動平臺為臺面板。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述第八圓柱副的位置高于第一移動副和第二轉(zhuǎn)動副。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述第八圓柱副通過一個立架設(shè)于靜平臺上。
【專利摘要】本實用新型涉及工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，特別是涉及到了一種非對稱二維轉(zhuǎn)動一維移動并聯(lián)機(jī)構(gòu)。本實用新型的二維轉(zhuǎn)動一維移動三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，安裝于靜平臺上的第一移動副、第二轉(zhuǎn)動副和第八圓柱副被選為主動副。第二轉(zhuǎn)動副與第八圓柱副的軸線相互平行，且垂直于第一移動副軸線。第七轉(zhuǎn)動副和第十虎克鉸與動平臺相連，且第十虎克鉸中安裝于動平臺上的轉(zhuǎn)動軸線與第七轉(zhuǎn)動副相互平行。因此，在使用的時候，可實現(xiàn)兩維轉(zhuǎn)動一維移動輸出運(yùn)動。本實用新型支鏈少、運(yùn)動模型簡單，且動平臺的輸入和輸出呈一一對應(yīng)關(guān)系，解決了并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，驅(qū)動元件多，難于控制的問題。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)可用于工業(yè)機(jī)器人、微操作手和醫(yī)用機(jī)器人等領(lǐng)域。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN205033196
【申請?zhí)枴緾N201520767041
【發(fā)明人】張彥斌, 王增輝, 郭冰菁, 趙浥夫, 劉延斌, 薛玉君, 丁丁
【申請人】河南科技大學(xué)
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年9月30日