[發(fā)明專利]具有四自由度運(yùn)動(dòng)能力的三支桿并聯(lián)調(diào)整機(jī)構(gòu)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010526802.8
• 申請日: 2010-11-01
• 公開（公告）號: CN102042464A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武雷;保宏;趙澤;段學(xué)超;杜敬利;楊東武
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: F16M11/04
• 分類號: F16M11/04;F16M11/06;F16M11/18
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 鮑燕平

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及非電變量的調(diào)整或控制系統(tǒng)中有關(guān)平臺的位置和姿態(tài)調(diào)整的控制裝置，具體地說是一種具有4自由度運(yùn)動(dòng)能力的三支桿并聯(lián)調(diào)整裝置，可用于精密測量、精密加工等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，少自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu)受到了大家的重視，小于6自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低，控制相對容易等優(yōu)點(diǎn)。對于一些需要少于6個(gè)自由度機(jī)械結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)來說，少自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu)是非常實(shí)用的。4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為少自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu)的一種，與3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，其數(shù)量相對較少。因此，4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究已經(jīng)成為國內(nèi)外機(jī)械學(xué)研究的新型熱點(diǎn)。

1999年羅蘭（Rolland）提出了兩個(gè)4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，分別為Manta和Kanuk。參見文獻(xiàn)《The?Manta?and?the?Kanulk:?Novel?4-DOF?Parallel?Mechanisms?for?Industrial?Handling》in??Proc.?ASME?Dynamic?System?and?Control?Division,?IMECE’99?Conference,?Nashville,?USA.?Vol.67,?1999,?pp.831-844。2001年，Zlatanov和Gosselin提出了四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)——4-(RRR)^bRR，這個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)自由度。參見文獻(xiàn)《A?new?parallel?architecture?with?four?degrees?of?freedom》in?Proceeding?of?the?2^nd?workshop?on?Computational?Kinematics,?May?19-22,?Seoul,?Korea,?2001,?pp.57-66。2000年，T.S.Zhao和Z.Huang給出了4-URU機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有3個(gè)直線運(yùn)動(dòng)自由度和一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。參見文獻(xiàn)《A?novel?spatial?four-dof?parallel?mechanism?and?its?position?analysis》，Mechanical?Science?and?Technology,?vol.19(6),2000,pp.927-929。2002年，一個(gè)具有兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的機(jī)構(gòu)被W.J.Chen等人提出，但這個(gè)4自由度機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)Y軸方向的直線自由度和一個(gè)Z軸方向的直線自由度。參見文獻(xiàn)?《A?2T-2R,4-Dof?parallel?manipulator》，ASME?DETC/CIE,?Montreal,Canada,DETC2002/MECH-34303。

如上所述，近年來，4自由并聯(lián)機(jī)構(gòu)得到了發(fā)展，但是實(shí)現(xiàn)4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)都是有4個(gè)或者更多支桿來形成并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有在一個(gè)水平面上的前后和左右兩個(gè)方向的直線自由度的4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，以及簡化4自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性的具有四自由度運(yùn)動(dòng)能力的三支桿并聯(lián)調(diào)整機(jī)構(gòu)及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：具有四自由度運(yùn)動(dòng)能力的三支桿并聯(lián)調(diào)整機(jī)構(gòu)，其特征是：包括上平臺、下平臺、第一長度固定支桿、第二長度固定支桿和第三長度固定支桿、十字導(dǎo)軌、第一一字導(dǎo)軌和第二一字導(dǎo)軌，第一長度固定支桿、第二長度固定支桿和第三長度固定支桿連接在上平臺和下平臺之間。

所述的第一長度固定支桿與下平臺處在垂直狀態(tài)，第一長度固定支桿與下平臺上的一個(gè)十字導(dǎo)軌連接，在下平臺的十字導(dǎo)軌上沿著十字導(dǎo)軌沿X軸或Y軸方向運(yùn)動(dòng)，第二長度固定支桿和第三長度固定支桿分別與下平臺上按不同方向固定的第一一字導(dǎo)軌和第二一字導(dǎo)軌通過兩個(gè)旋轉(zhuǎn)副連接。

所述的第一長度固定支桿與上平臺以虎克鉸的方式連接。

所述的第二長度固定支桿和第三長度固定支桿與上平臺以球鉸的方式連接。

所述的十字導(dǎo)軌、第一一字導(dǎo)軌和第二一字導(dǎo)軌8，其中包括十字導(dǎo)軌中的一個(gè)導(dǎo)軌在下平臺的面上相互形成夾角θ₁?、θ₂?、θ₃，其中，夾角θ₁?、θ₂?、θ₃的角度分別是120°。當(dāng)然十字導(dǎo)軌另一個(gè)導(dǎo)軌垂直于構(gòu)成120°角度的導(dǎo)軌。