[發明專利]具有兩轉一移三自由度的對稱結構并聯機構

無效

• 申請號: 201110089987.5
• 申請日: 2011-04-12
• 公開（公告）號: CN102126216A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 查姍姍;段啟涵;韓陽;李婷;吳偉峰;李秦川;胡挺
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新

技術領域

本發明涉及一種機器人機構，特別是一種具有兩轉一移三自由度的并聯機構。

背景技術

機構自由度數少于6的少自由度并聯機器人是目前國際并聯機器人學術界和工業界關注的熱點。在實際應用中有相當數量的操作任務所要求的自由度數少于6，此時應用合適的少自由度并聯機器人，可以有效地節省系統設計、制造、控制和維護方面的成本。

具有兩個轉動自由度和一個移動自由度(簡稱2轉1移)的3自由度并聯機構是少自由度并聯機器人中非常重要的一類。3-PRS/RPS類并聯機構是兩轉一移三自由度并聯機構的典型代表，被用作望遠鏡聚焦裝置、運動模擬器、微操作機械手、坐標測量機、加工中心的主軸頭等。

現有的兩轉一移三自由度并聯機構(US6431802、WO0025976、ZL?200610013608.3，EP1123175、CA2349579、DE59905578D、ES2198991T、ZL200710057179.4)都存在著伴隨運動，致使運動學模型復雜、實時控制、標定困難。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種兩轉一移三自由度并聯機構的改進，該機構應不存在伴隨運動，具有易于控制，結構簡單、剛度高，制造成本低的特點。

本發明提供的技術方案是：

具有兩轉一移三自由度的對稱結構并聯機構，包括動平臺、機架、以及并聯連接在動平臺與機架之間的第一、第二和第三分支；其特征在于所述的第一分支、第二分支和第三分支中，每一分支從機架到動平臺依次連接有轉動副、移動副和萬向鉸，且每個分支中移動副的運動方向與轉動副的軸線垂直；所述第一分支中的萬向鉸連接動平臺的轉動副軸線與第二分支中的萬向鉸連接動平臺的轉動副軸線共線且經過第三分支中萬向鉸的中心點；第三分支中萬向鉸連接動平臺的轉動副軸線垂直或者平行于第一分支、第二分支中兩個萬向鉸連接動平臺的轉動副軸線。

每一分支中的移動副或轉動副中至少有一個是主動移動副或者主動轉動副，主動移動副的驅動機構是電機帶動的絲杠機構，或者是伺服電機，主動轉動副的驅動機構是電機帶動的減速機。

本發明可實現空間的兩個轉動自由度和一個移動自由度，并且在運動中不會產生伴隨運動，其運動學描述得到簡化，易于控制、標定；另外由于結構簡單可靠、剛度高，制造成本得以降低，，可應用于并聯機器人、并聯機床等場合。

附圖說明

圖1是本發明實施例的立體結構示意圖。

圖中：11-機架，21-機架，31-機架，4-動平臺；

第一分支中：111-連桿，112-轉動副，113-移動副，114-連桿，110-萬向鉸，110a-萬向鉸110的第一根轉軸，110b-萬向鉸110的第二根轉軸；

第二分支中：211-連桿，212-轉動副，213-移動副，214-連桿，210-萬向鉸，210a-萬向鉸210的第一根轉軸，210b-萬向鉸210的第二根轉軸；

第三分支中：311-連桿，312-轉動副，313-移動副，314-連桿，36-第二轉動副，37-連桿，38-萬向鉸，38a-萬向鉸38的第一根轉軸，38b-萬向鉸38的第二根轉軸。

具體實施方式

以下結合附圖所示的實施例進一步說明。

實施例中，所述每個分支的萬向鉸中的兩個轉動副的軸線相互垂直且相交；所述的萬向鉸的中心點即為萬向鉸中兩個轉動副軸線的交點；所述的萬向鉸18、萬向鉸28以及萬向鉸38中的第一根轉軸，分別是萬向鉸直接連接動平臺的轉動副。此外，每一分支中的單自由度運動副中至少有一個是主動移動副或主動轉動副，所述的主動移動副的驅動機構是電機帶動的絲杠機構，或者是伺服電機，主動轉動副的驅動機構是電機帶動的減速機。以上所述均為一般機器人機構的常規設計。

如圖1所示,?動平臺4通過三個分支與機架11、21和31連接，連桿111、211、311分別與機架11、機架21和機架31連接（機架11、機架21和機架31固定連接為一體），轉動副112、212、312一端分別與連桿111、211、311連接，轉動副112、212、312的另一端分別與移動副113、213、313連接；連桿114、214、314的一端分別與移動副113、213、313連接，連桿114、214的另一端分別與萬向鉸110的第二根轉軸110b、萬向鉸210的第二根轉軸210b連接；連桿314的另一端與第二轉動副36連接，連桿37的一端與第二轉動副36連接，連桿37的另一端與萬向鉸38的第二根轉軸38b連接；動平臺4分別與萬向鉸110的第一根轉軸110a、萬向鉸210的第一根轉軸210a和萬向鉸38的第一根轉軸38a連接；萬向鉸110的第一根轉軸110a的軸線和萬向鉸210的第一根轉軸210a的軸線重合，且平行于動平臺的平面；萬向鉸110的第二根轉軸110b和萬向鉸210的第二根轉軸210b平行，且平行于轉動副112、212的軸線；萬向鉸38的第一根轉軸38a的軸線平行于動平臺的平面，且垂直于轉動副36的軸線，萬向鉸38的第二根轉軸38b垂直于動平臺的平面；萬向鉸110的中心點(轉軸110a和110b的軸線交點)，萬向鉸210的中心點(轉軸210a和210b的軸線交點)，和萬向鉸38的中心點(轉軸38a和38b的軸線交點)在同一直線上。