無不期望轉(zhuǎn)動的純平動3-upu并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種無不期望轉(zhuǎn)動的純平動3?UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它包括基座、動平臺和連接它們的三個UPU分支，各分支依次串接下萬向鉸、直線驅(qū)動副、上萬向鉸；萬向鉸中與基座或動平臺連接的轉(zhuǎn)動副為外側(cè)轉(zhuǎn)動副，與直線驅(qū)動副連接的轉(zhuǎn)動副為內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副；直線驅(qū)動副軸線垂直于下萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線，上、下兩萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行；第一、三分支兩下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行，第一、三分支兩上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行；第二分支下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一分支下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線；第二分支上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一分支上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線。本發(fā)明通過對各分支上、下兩萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副的特殊布置消除了平動機(jī)構(gòu)中的不期望轉(zhuǎn)動。
【專利說明】
無不期望轉(zhuǎn)動的純平動3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]三平動并聯(lián)機(jī)構(gòu)以其特殊的運(yùn)動特性成為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)，許多著名學(xué)者對三平動并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行深入研究。1988年，Clave I R.提出了經(jīng)典的De Ita并聯(lián)機(jī)構(gòu)(ClavelR.,Delta,a fast robot with parallel geometry,Proceeding of 18th Internat1nalSymposium on Industrial Robots，Switzerland，1988.91-100.)，該機(jī)構(gòu)以其定位精確、效率高等特點(diǎn)，被工業(yè)界廣泛采用。1996年，Tsai提出了對稱3-UPU平動機(jī)構(gòu)(Tsai L.ff.，Kinematics of A Three-Dof Platform with Three Extensible Limbs.RecentAdvances in Robot Kinematics，1996:401-410.)，并給出了3-UPU型機(jī)構(gòu)保持平動的條件，即每個UPU分支內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副和外側(cè)轉(zhuǎn)動副分別保持平行。然而，這類3-UPU機(jī)構(gòu)外側(cè)轉(zhuǎn)動副位于不同的構(gòu)件上，由于裝配誤差，這兩個外側(cè)轉(zhuǎn)動副保持平行是很難實(shí)現(xiàn)的，使得該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動過程中出現(xiàn)不期望轉(zhuǎn)動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種無不期望轉(zhuǎn)動的純平動3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明包括基座、動平臺和連接基座與動平臺的三條UPU分支，各分支均包括直線驅(qū)動副和兩個萬向鉸，直線驅(qū)動副的兩端分別通過萬向鉸與基座和動平臺連接;萬向鉸與基座或動平臺連接的轉(zhuǎn)動副為外側(cè)轉(zhuǎn)動副，與直線驅(qū)動副連接的轉(zhuǎn)動副為內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副；直線驅(qū)動副軸線垂直于與基座連接的萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線，與動平臺連接的上萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行于與基座連接的下萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線。
[0006]第一、三分支中與基座連接的兩個下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行，第一、三分支中與動平臺連接的兩個上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行。第一分支、第二分支、第三分支外側(cè)轉(zhuǎn)動副的布置方式有三種:
[0007]第一種方式:第一、三分支與基座連接的兩下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線可沿空間任意方向，第一、三分支與動平臺連接的兩上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線可沿空間任意方向。第二分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線;第二分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線。
[0008]第二種方式:第一、三分支外側(cè)轉(zhuǎn)動副的布置方式與第一種方式相同；第二分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線和第一分支中固連在基座上的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線既不垂直也不平行;第二分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線和第一分支中固連在動平臺上的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線既不垂直也不平行;第二分支中與基座連接的下萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線與過對應(yīng)萬向鉸中心且與第一分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行的直線組成一平面，第二分支中與動平臺連接的上萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線與過對應(yīng)萬向鉸中心且與第一分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行的直線組成另一平面，第二分支中的兩個萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線分別位于上述各自平面的同側(cè)。
[0009]第三種方式:與基座連接的所有下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線均與基座平行，與動平臺連接的所有上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線均與動平臺平行。第二分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線;第二分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線。
[0010]各分支中與基座相連的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線相對于基座的方向和與動平臺相連的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線相對于動平臺的方向相同。
[0011 ]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0012]各分支外側(cè)轉(zhuǎn)動副采用了不同于傳統(tǒng)布置的新的方式，可以使各分支上、下兩萬向鉸的外側(cè)轉(zhuǎn)動副自然平行，從而保證機(jī)構(gòu)無不期望轉(zhuǎn)動自由度，實(shí)現(xiàn)純粹的三平動運(yùn)動。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的立體示意簡圖；
[0014]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的立體示意簡圖；
[0015]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的立體示意簡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
[0017]在圖1所示的無不期望轉(zhuǎn)動的純平動3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，三條UPU分支中的直線驅(qū)動副P1、P2、P3的兩端分別通過萬向鉸與基座I和動平臺2連接;萬向鉸與基座或動平臺連接的轉(zhuǎn)動副為外側(cè)轉(zhuǎn)動副，與直線驅(qū)動副連接的轉(zhuǎn)動副為內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副;直線驅(qū)動副P1、P2、P3軸線分別垂直于與基座連接的下萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副R12、R22、R32軸線，與動平臺連接的上萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副R13、R23、R33軸線平行于與基座連接的下萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副R12、R22、R32 軸線。
[0018]第一分支3、第三分支5中與基座連接的兩個下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副Rll、R31軸線平行，第一、三分支中與動平臺連接的兩個上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R14、R34軸線平行。
[0019]第一、三分支與基座連接的兩個下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副Rll、R31軸線可沿空間任意方向，第一、三分支與動平臺連接的兩個上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R14、R34軸線可沿空間任意方向。第二分支4中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R21軸線垂直于第一分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R11軸線;第二分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸R2 3線垂直于第一分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動R14副軸線。
[0020]實(shí)施例2
[0021]如圖2所示，第二分支4與基座I連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R24軸線和第一分支中固連在基座上的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R14軸線既不垂直也不平行;第二分支中與動平臺2連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副2 4軸線和第一分支中固連在動平臺上的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R14軸線既不垂直也不平行;第二分支中與基座連接的下萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副R22軸線與過對應(yīng)萬向鉸中心且與第一分支3中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副Rl I軸線平行的直線組成一平面，第二分支中與動平臺連接的上萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副R23軸線與過對應(yīng)萬向鉸中心且與第一分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R14軸線平行的直線組成另一平面，第二分支中的兩個萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R21、R24軸線分別位于上述各自平面的同側(cè)。其它部件和連接方式與實(shí)施例1相同。
[0022]實(shí)施例3
[0023]如圖3所示，與基座I連接的所有下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副Rll、R21、R31軸線均與基座平行，與動平臺2連接的所有上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R14、R24、R34軸線均與動平臺平行。第二分支4中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R21軸線垂直于第一分支3中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副Rl I軸線;第二分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R24軸線垂直于第一分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副R14軸線。其它部件和連接方式與實(shí)施例1相同。
【主權(quán)項】
1.一種無不期望轉(zhuǎn)動的純平動3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其包括基座、動平臺以及連接它們的三個UPU分支，其特征在于:所述各分支包括直線驅(qū)動副和兩個萬向鉸，直線驅(qū)動副的兩端分別通過萬向鉸與基座和動平臺連接;萬向鉸與基座或動平臺連接的轉(zhuǎn)動副為外側(cè)轉(zhuǎn)動副，與直線驅(qū)動副連接的轉(zhuǎn)動副為內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副;直線驅(qū)動副軸線垂直于與基座連接的萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線，與動平臺連接的萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行于與基座連接的萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線；第一、三UPU分支中與基座連接的兩個下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行，第一、三UPU分支中與動平臺連接的兩個上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行；第一、三UPU分支與基座連接的兩個下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線可沿空間任意方向，第一、三UHJ分支與動平臺連接的兩個上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線可沿空間任意方向；第二 UPU分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一 UHJ分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線;第二 UPU分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一 UPU分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無不期望轉(zhuǎn)動的純平動3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第二UPU分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線和第一 UPU分支中固連在基座上的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線既不垂直也不平行;第二 UPU分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線和第一 UHJ分支中固連在動平臺上的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線既不垂直也不平行;第二 UPU分支中與基座連接的下萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線與過對應(yīng)萬向鉸中心且與第一UPU分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行的直線組成一平面，第二 UPU分支中與動平臺連接的上萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線與過對應(yīng)萬向鉸中心且與第一 UPU分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行的直線組成另一平面，第二 UHJ分支中的兩個萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線分別位于上述各自平面的同側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無不期望轉(zhuǎn)動的純平動3-UPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是:所述與基座連接的所有下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線均與基座平行，與動平臺連接的所有上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線均與動平臺平行;第二 UPU分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一 UPU分支中與基座連接的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線;第二 UPU分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一 UPU分支中與動平臺連接的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線。
【文檔編號】B25J9/00GK105856197SQ201610338624
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】胡波, 李博
【申請人】燕山大學(xué)