[發(fā)明專利]一種空間面對稱型三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210452677.X
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102975201A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李彬;趙新華;劉磊
• 申請（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人和空間機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種面對稱形式的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

1965年Stewart提出的Stewart平臺由上下平臺及6根驅(qū)動(dòng)桿組成，驅(qū)動(dòng)桿可以獨(dú)立地伸縮，且分別通過由球鉸鏈與上下平臺連接，這樣，上平臺具有6個(gè)自由度。隨著對各種并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究的不斷深入，人們將凡是把上下平臺通過兩個(gè)或兩個(gè)以上支鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且驅(qū)動(dòng)方式為并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為并聯(lián)機(jī)構(gòu)。相對于傳統(tǒng)的串聯(lián)式機(jī)構(gòu)而言，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有承載能力大、剛度高、運(yùn)動(dòng)速度快、精度高、動(dòng)力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于加工中心、分揀機(jī)構(gòu)、醫(yī)療輔助器械等領(lǐng)域。

由于結(jié)構(gòu)的限制，6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)有許多技術(shù)問題沒能很好解決，如運(yùn)動(dòng)耦合性強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)學(xué)正解復(fù)雜、工作空間小、傳動(dòng)特性差等。少自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景，不少學(xué)者研究了多種該類型的機(jī)構(gòu)，尤其是三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如Delta機(jī)構(gòu)、Star?Like機(jī)構(gòu)等。中國學(xué)者在少自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的研究方面也取得了大量的研究成果（如專利申請?zhí)枺?1108297.6;01113519.0;03113354.1;200410018623.8;200510037951.7等）。

目前三自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)吸引了眾多研究者的興趣，因?yàn)樵擃愋偷牟⒙?lián)機(jī)構(gòu)在高速拾取、機(jī)械加工、空間定位、醫(yī)療器械、微操作器、力傳感器、康復(fù)護(hù)理儀器等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值與商業(yè)價(jià)值，目前各國學(xué)者在三自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)方面已經(jīng)展開激烈競爭以期提出具有自主知識產(chǎn)權(quán)、性能優(yōu)良的此類型并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動(dòng)正解簡潔、工作空間大，控制方法簡便的空間面對稱型三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明提供的空間面對稱型三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由運(yùn)動(dòng)平臺（1）、固定平臺（2）和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈組成，第一支鏈（C1S1）由第一圓柱副（C1）、第一移動(dòng)副（P1）、第一球面副（S1）以及它們之間的第一連桿（L11）和第二連桿（L12）組成；第二支鏈（C2S2）由第二圓柱副（C2）、第二移動(dòng)副（P2）、第二球面副（S2）以及它們之間的第三連桿（L21）和第四連桿（L22）組成；第三支鏈（C3S3）由第三圓柱副（C3）、第三移動(dòng)副（P3）以及它們之間的第五連桿（L31）和第六連桿（L32）組成；其中：

所述的運(yùn)動(dòng)平臺（1）為等腰三角形，邊S1S3的長度與邊S2S3的長度相等；

所述的第一連桿（L11）、第三連桿（L21）和第五連桿（L31）分別通過第一圓柱副（C1）、第二圓柱副（C2）和第三圓柱副（C3）與固定平臺（2）相聯(lián)接；第二連桿（L12）和第四連桿（L22）分別通過第一球面副（S1）和第二球面副（S2）與運(yùn)動(dòng)平臺（1）相聯(lián)接；第六連桿（L32）與運(yùn)動(dòng)平臺（1）在頂點(diǎn)（S3）處固定連接并且兩者相互垂直；

所述的第一連桿（L11）、第三連桿（L21）和第五連桿（L31）分別通過第一移動(dòng)副（P1）、第二移動(dòng)副（P2）和第三移動(dòng)副（P3）與第二連桿（L12）、第四連桿（L22）和第六連桿（L32）相連；

所述的第一移動(dòng)副（P1）、第二移動(dòng)副（P2）和第三移動(dòng)副（P3）為機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)副。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：

1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平臺可實(shí)現(xiàn)一平動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)形式的運(yùn)動(dòng)輸出。

2、機(jī)構(gòu)簡單、機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)少，運(yùn)動(dòng)副自由度總數(shù)只有15個(gè)。

3、機(jī)構(gòu)的、運(yùn)動(dòng)正解簡潔、工作空間大，控制方法簡便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的面對稱型三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖。

以下結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)敘述。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，構(gòu)建面對稱型三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，且該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平臺可實(shí)現(xiàn)一平動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)形式的運(yùn)動(dòng)輸出。

本發(fā)明提供的空間面對稱型三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由運(yùn)動(dòng)平臺（1）、固定平臺（2）和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈組成，第一支鏈（C1S1）由第一圓柱副（C1）、第一移動(dòng)副（P1）、第一球面副（S1）以及它們之間的第一連桿（L11）和第二連桿（L12）組成；第二支鏈（C2S2）由第二圓柱副（C2）、第二移動(dòng)副（P2）、第二球面副（S2）以及它們之間的第三連桿（L21）和第四連桿（L22）組成；第三支鏈（C3S3）由第三圓柱副（C3）、第三移動(dòng)副（P3）以及它們之間的第五連桿（L31）和第六連桿（L32）組成；其中：