[實用新型]一種三自由度位姿調整平臺

有效

• 申請號: 201220484121.4
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN202996309U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 楊啟志;訾鵬飛;莊佳奇;曹電峰;尹小琴;謝俊
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G12B5/00
• 分類號: G12B5/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本實用新型公開了一種三自由度位姿調整平臺，實現對曲面工件位置與姿態的自動調整，以達到最理想的加工位姿，特別針對非常規曲面零件的加工，如：用于航空發動機葉片或汽輪機葉片的激光強化過程中葉片位置與姿態的調整。本實用新型設計提出了通過并聯機構實現1T2R三自由度調整的具有很好解耦性的位姿調整平臺。?

背景技術

1965年Stewart提出的Stewart平臺由上下平臺及6根驅動桿組成，驅動桿可以獨立地伸縮，且分別通過由球鉸鏈與上下平臺連接，這樣，上平臺具有6個自由度。隨著對各種并聯機構研究的不斷深入，人們將凡是把上下平臺通過兩個或兩個以上支鏈相連接，機構具有兩個或兩個以上自由度，且驅動方式為并聯驅動的機構統稱為并聯機構。相對于傳統的串聯式機構而言，并聯機構具有承載能力大、剛度高、運動速度快、精度高、動力學性能好等優點，可應用于加工中心、分揀機構、醫療輔助器械等領域。?

由于結構的限制，6自由度并聯機構有許多技術問題沒能很好解決，如運動耦合性強、運動學正解復雜、工作空間小、傳動特性差等。少自由度并聯機器人機構在工業生產中具有廣闊的應用前景，不少學者研究了多種該類型的機構，尤其是三自由度并聯機構，例如，專利文獻“具有不同結構驅動分支的三自由度并聯機器人機構”（公開號CN101244560A）和“基于三自由度并聯機構的六自由度并串聯位姿測量機”（公開號CN1393321A）分別提出了兩種不同的并聯機構，理論上也都可以達到預定的效果，但是機構具有很強的耦合性，在實際生產應用中很難實現有效的控制；又例如專利文獻，3自由度結構解耦并聯微動機器人”(專利號:ZL00100198.1)和“可重組模塊化3-6自由度結構解耦并聯微動機器人”(公開號CN1377757A)報道了在并聯解耦研究的進展情況，但這些并聯機構僅適用于微動領域，原因是其解耦是近似的，且隨著工作空間的加大，各驅動單元之間的藕合度會隨之相應增加，這就意味著該并聯解耦機構的實際工作空間僅為幾微米;換言之，為了保持輸入輸出之間的近似解耦關系，必須限制該并聯解耦機構用于一定范圍的微動操作，否則就是非解耦的，因此該項技術仍具有瞬時解耦的特點，本質上也屬于瞬時解耦。?

所以，在目前為止，解耦性好，同時工作空間大，承載力好的一平移兩轉動的三自由度并聯平臺尚未見報道，現有的位姿調整平臺，只能通過簡單的人為控制實現三個方向x、y、z向的位置平移，無法實現對復雜曲面的3D形狀產品的空間姿態調整，更談不上自動化調整。?

本實用新型提出的三自由度位姿調整平臺繼承了傳統并聯機器人剛度重量比大、承載能力強、定位精度高、累積誤差小、動態性能好、結構緊湊等優點，同時又具備良好的解耦性能，控制更加容易實現。?

發明內容

為了彌補現有技術中工件位姿調整平臺性能的缺陷，本實用新型提供了一種可以實現1T2R空間位姿調整的解耦性好的工作臺，能夠有效地解決復雜曲面工件空間位姿調整問題。?

本實用新型是通過以下技術方案實現的：研制一種用于曲面工件位姿調整的1T2R并聯三自由度平臺，它可以實現沿Z軸的位置移動及繞X、Y軸的姿態轉動。?

三自由度位姿調整平臺包括動平臺、靜平臺、運動鏈一、運動鏈二、運動鏈三，所述運動鏈一、運動鏈二、運動鏈三分別豎直固定安裝在靜平臺上，且呈等腰直角三角形分布，運動鏈三與靜平臺的連接點為直角點；運動鏈一固定在靜平臺的移動副P2通過轉動副R1與固定在動平臺的圓柱副C1相連接；運動鏈二固定在靜平臺的圓柱副C2通過轉動副R2與圓柱副C3相連接，圓柱副C3通過轉動副R3與動平臺相連接；運動鏈三固定在靜平臺的移動副P1通過萬向節與動平臺相連接；在裝配是的初始位置保證當動平臺與靜平臺保持水平時，運動鏈一的圓柱副C1的軸線和運動鏈二的圓柱副C3的軸線分別于萬向節的兩個轉動軸線相重合。?

本實用新型的有益效果是：該三自由度位姿調整平臺很好地解決了現役傳統平臺機構姿態無法調整，無法自動定位等問題，并能夠實現大型非常規曲面零件在強化工序中姿態、位移的調整，使得零件全部待加工位置得到最理想的加工效果。本專利描述的1T2R并聯三自由度位姿調整平臺各運動鏈的解耦性好，且因為主動件與靜平臺固定，使得轉動慣量小，保證各運動鏈運動時沒有積累誤差，具有結構緊湊、承載能力大、動態響應迅速、定位精度高、易于控制、成本低廉等優點。?

附圖說明

圖1為1T2R并聯三自由度位姿調整平臺結構示意圖一。?

圖2為1T2R并聯三自由度位姿調整平臺結構示意圖二。?

圖3為1T2R并聯三自由度位姿調整平臺結構簡圖。?