[發(fā)明專利]空間三轉動自由度并聯(lián)機構

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810052560.6
• 申請日: 2008-03-28
• 公開（公告）號: CN101244558A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 黃田;趙學滿;王攀峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 張宏祥

技術領域

本發(fā)明涉及一種機器人，特別是涉及一種屬于空間三轉動自由度并聯(lián)機構的機器人。

背景技術

并聯(lián)機構具有剛度大、負荷自重比高等傳統(tǒng)的串聯(lián)機構所沒有的優(yōu)點，近年來成為了國際上機構學研究的熱點。早期的并聯(lián)機構通常是6自由度的6-SPS?Stewart平臺機構，該機構具有工作空間小、運動正解困難、結構設計復雜等缺點。由于Stewart平臺固有的這些缺點，近年來研究人員把注意力轉向了少自由度并聯(lián)機構，即動平臺運動自由度數(shù)目少于6的并聯(lián)機構。少自由度并聯(lián)機構具有結構簡單、工作空間較大、設計與控制比較簡單等優(yōu)點。美國發(fā)明專利：Multi-Degree-of-Freedom?Mechanisms?for?Machine?Toolsand?the?Like，Tsai，L.W.，United?States?Patent，Patent?Number：5656905(1997)便提出了用3平移0轉動并聯(lián)機構和0平移3轉動并聯(lián)機構兩者組合替代Steward平臺機構，這是典型的少自由度并聯(lián)機構的代表。該專利的構型是：采用三條結構相同的SPS支鏈(S代表球鉸鏈，P代表移動副)來驅動球鉸接于固定架上的動平臺，從而使動平臺獲得三個轉動自由度。由于整個機構采用了內(nèi)副驅動，該驅動方式需要把電機固定在運動支鏈上，增加了運動鏈的質量，不利于實現(xiàn)機構高速運動。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種能夠減輕運動鏈的質量，易于實現(xiàn)高速運動的具有三轉動自由度的并聯(lián)機構。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的基本構思是：采用外副驅動運動支鏈，使動平臺獲得三個轉動自由度。

作為實現(xiàn)本發(fā)明基本構思的第一種技術方案，一種空間三轉動自由度并聯(lián)機構，包括固定架、動平臺，在固定架和動平臺之間設置有一個中間支架和三條結構相同軸對稱均勻布置的運動支鏈，所述運動支鏈包括一個滑塊和一個連接桿，所述滑塊與固定架采用移動副連接，所述連接桿一端采用虎克鉸與所述滑塊末端連接，另一端采用球鉸與所述動平臺連接。

作為實現(xiàn)本發(fā)明基本構思的第二種技術方案，一種空間三轉動自由度并聯(lián)機構，包括固定架、動平臺，在固定架和動平臺之間設置有中間支架和三條結構相同軸對稱均勻布置的運動支鏈，所述運動支鏈包括一個滑塊和一個連接桿，所述滑塊與固定架采用移動副連接，所述連接桿一端采用球鉸與所述滑塊末端連接，另一端采用虎克鉸與所述動平臺連接。

本發(fā)明的有益效果是：采用外副驅動的結構減輕了運動鏈的質量，易于實現(xiàn)高速運動，機構動態(tài)特性好。適用于并聯(lián)機器人、并聯(lián)機床和微動機器人等場合。整個機構具有結構緊湊、剛度高、轉動靈活，制造成本低的優(yōu)點。廣泛適用于機器人頸、肩、腕、腰、髖、踠等關節(jié)或者執(zhí)行器末端平臺及加工工作臺、變位機等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的實施例中一條運動支鏈結構示意圖。

附圖標記：1、固定架，1a、支架，2、滑塊，3、連接桿，4、動平臺。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種空間三轉動自由度并聯(lián)機構，由固定架1、與固定架上的支架1a球鉸接的動平臺4和分別軸對稱均勻設置在所述的固定架1和動平臺4之間的三條結構相同的運動支鏈構成；所述的三條運動支鏈分別由滑塊2和連接桿3構成，采用外副驅動的形式，其驅動裝置安裝在固定架1上。所述動平臺4與所述固定架1的連接方式是：動平臺4采用球鉸鏈與固接于固定架1上的支架1a端部連接。所述的運動支鏈與所述的固定架1和動平臺4的連接方式有兩種：方式一、滑塊2采用移動副與固定架1連接，滑塊2的端部采用虎克鉸與連接桿3的一端連接，連接桿3的另一端采用球鉸鏈與動平臺4連接；方式二、滑塊2采用移動副與固定架1連接，滑塊2的端部采用球鉸鏈與連接桿3的一端連接，連接桿3的另一端采用虎克鉸與動平臺連接。采用上述連接方式的原理是：固接于固定架1上的支架1a的末端的球鉸鏈限制了動平臺的三個移動自由度，連接固定架1和動平臺4的三條運動支鏈共同控制動平臺4的三個轉動自由度。

本實施例中，滑塊2具有一個移動自由度，其動力可以采用伺服電機-絲杠的結構形式，為了達到同樣目的，還可以采用扭矩電機-絲杠的結構形式。在某種應用狀況下，也可以采用直線電機的驅動方式，為滑塊2提供一個移動自由度。當然，在具體實施時，采用其它任意一種可實現(xiàn)相同運動功能的結構形式作為驅動方式都是可以的。