[發明專利]一種三自由度并聯機構

有效

• 申請號: 201310476653.2
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103495970A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 李秦川;吳偉峰;陳巧紅
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B23Q1/64
• 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，特別是可以實現兩轉一移的三自由度并聯機構。

背景技術

從Steward機構在輪胎測試及飛行模擬器上的成功應用開始，并聯機構一直成為諸多學者研究的對象。并聯機構（PM）相比與傳統的串聯機構，具有更大的剛度、負載和更高的精度。從一定意義上來說，并聯機構同時具備了數控機床（高剛度、高精度、高速度）和工業機器人（低成本、靈活、易于集成）的優點。但是并聯機構，特別是多自由度并聯機構的運算復雜是一大難題，所以尋找一個能夠實現相應操作的少自由度并聯機構，可以有效地簡化運算、控制及降低制造成本。

具有兩轉一移三個自由度的并聯機構是少自由度并聯機構中的典型代表之一；諸如3-PRS類并聯機構，它被廣泛用于望遠鏡聚焦裝置、微操作機械手、運動模擬器、加工中心主軸頭等。

現有的兩轉一移三自由度并聯機構，如：US6431802、CA2349576、ZL200610013608.3、ES59905578D等都存在運動學模型復雜，控制及標定困難的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述背景技術存在的不足，提供一種可以實現兩轉一移的三自由度并聯機構，該機構應具有結構簡單、剛度高、便于制造安裝和易于運動控制的優點。

本發明采用的技術方案是：一種三自由度并聯機構，包括機架、動平臺以及連接機架和動平臺之間的三個分支，其中第一分支、第二分支對稱于動平臺布置；第三分支依次包括萬向鉸、移動副、導桿、第一轉動副、連桿、第二轉動副；

其特征在于：第一分支和第二分支分別依次包括移動副、導桿、第一轉動副、第一連桿、第二轉動副、第二連桿以及萬向鉸；或者分別依次包括第一轉動副、移動副、導桿、第二轉動副、連桿以及萬向鉸；或者分別依次包括轉動副、第一連桿、移動副、導桿以及球鉸；或者分別依次包括移動副、導桿、第一轉動副、第一連桿以及球鉸。

所述第一分支中的移動副與第二分支中的移動副的運動方向相互平行；第一分支、第二分支中的移動副軸線垂直于轉動副的軸線。

所述第一分支、第二分支中：萬向鉸中的兩個轉動副軸線與第一轉動副、第二轉動副的軸線始終垂直。

第三分支中，萬向鉸中的水平轉動軸線與第一轉動副、第二轉動副的軸線始終垂直，移動副軸線垂直于第一轉動副、第二轉動副的軸線。

所述第一分支萬向鉸中連接動平臺的轉動軸與第二分支萬向鉸中連接動平臺的轉動軸共軸且平行于第三分支連接動平臺的轉動副軸線。

所述機構的驅動副為各分支上的移動副，驅動方式為由伺服電機帶動的滾珠絲杠機構。

本發明的有益效果是：

本發明可實現空間的兩個轉動自由度和一個移動自由度，由于采用對稱結構，具有結構簡單，剛度高，便于制造安裝和易于運動控制的優點。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的立體結構示意圖。

圖2是本發明實施例2的立體結構示意圖。

圖3是本發明實施例3的立體結構示意圖。

圖4是本發明實施例4的立體結構示意圖。

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1如圖1所示，該實施例為三自由度并聯機構，包括機架（由兩個第一機架11以及第三機架31組成）、動平臺4以及連接機架和動平臺之間的三個分支。其中，第三分支依次包括萬向鉸3U、移動副3P（由導桿33與滑塊32組成）、導桿33、第一轉動副3R₁、連桿34、第二轉動副3R₂；第一分支和第二分支對稱于動平臺布置，且分別依次包括移動副1P、導桿12、第一轉動副1R₁、第一連桿13、第二轉動副1R₂、第二連桿14以及萬向鉸1U；第一分支中：移動副1P軸線垂直于第一轉動副1R₁、第二轉動副1R₂的軸線，萬向鉸1U中的兩個轉動副的軸線與第一轉動副、第二轉動副的軸線始終垂直，第二分支與第一分支相同。第三分支中：萬向鉸3U中的水平轉動副軸線與第一轉動副3R₁、第二轉動副3R₂的軸線始終垂直，移動副3P軸線垂直于第一轉動副、第二轉動副的軸線；第一分支萬向鉸1U中連接動平臺的轉動軸與第二分支萬向鉸2U中連接動平臺的轉動軸共軸且與第三分支連接動平臺的轉動副3R₂平行。