[發明專利]一種空間三自由度并聯機構

無效

• 申請號: 201410504074.9
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104227710A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 李彬;李楊民;趙新華;楊玉維;孟廣柱
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

?本發明涉及機器人機構和先進制造技術領域，特別涉及一種實現空間三自由度并聯機構。

背景技術

并聯機構是一組有兩個或兩個以上的分支機構并聯而成的機構。它的特點是所有分支機構可同時接受驅動器輸入，而最終共同給出輸出，在機構學上屬于多路閉環機械系統。以并聯機構作為傳動進給機構的數控機床、機器人操作機以及由此組成的制造單元統稱為并聯構型裝備，是近年來發展起來的一種有著廣闊應用前景的新型制造裝備。并聯機器人機構廣泛應用于大型模擬設備、機器人、數控機床、傳感器、微操作器、雕刻機和測量機等技術領域。Stewart平臺是一種典型的并聯機器人機構，該機構具有6個自由度，首次用于并聯機器人和數控機床被認為是二十世紀以來機床結構的一次革命，在這以后發明了多種6自由度并聯機構。

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，如Delta機構、Star?Like機構等。中國學者在少自由度并聯機器人機構的研究方面也取得了大量的研究成果（如專利申請號：01108297.6;?01113519.0;?03113354.1;?200410018623.8;?200510037951.7等）。

目前空間三自由度并聯機構在加工裝備、食品包裝、醫療設備等領域具有廣闊的應用前景，為克服并聯結構形式的定位部件存在桿件多、運動副多、執行部分的慣性大而導致機構運行速度不高這一問題，需要創造出滿足運動形式要求且運動副少、運行速度高的新機型。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的上述不足，提供一種結構簡單、制造、安裝容易，傳動精度高，成本低；且工作空間較大，傳動特性好可實現空間三自由度運動的并聯機構。

本發明為解決上述問題所采用的方案是

一種可實現空間三自由度并聯機構，該機構由固定平臺1、運動平臺2和聯接上述兩平臺的三條支鏈組成；其中第一支鏈從固定平臺到運動平臺依次由安裝在固定平臺上的第一導軌D1、套裝在第一導軌D1上的第一圓柱副C1、第一圓柱副C1上固定的第一連桿L11、第一連桿L11另一端固定的第一移動副P1、與第一移動副P1移動配合的第二連桿L12、第二連桿L12另一端與運動平臺之間安裝的第一胡克鉸U1組成；第二支鏈由固定平臺到運動平臺依次由安裝在固定平臺上的第二導軌D2、套裝在第二導軌上的第二圓柱副C2、第二圓柱副上固定的第三連桿L21、第三連桿另一端固定的第二移動副P2、與第二移動副移動配合的第四連桿L22、第四連桿另一端與運動平臺之間安裝的第二胡克鉸U2組成；第三支鏈由固定平臺到運動平臺依次由安裝在固定平臺上的第三導軌D3、套裝在第三導軌上的第三圓柱副C3、第三圓柱副上固定的第五連桿L31、第五連桿另一端固定的第三移動副P3、與第三移動副移動配合的第六連桿L32、第六連桿另一端與運動平臺之間安裝的第三胡克鉸U3組成；?

所述三個胡克鉸（U1，U2，U3）的一條轉動軸線分別與對應的移動副（P1、P2、P3）的軸線垂直；

所述的三個圓柱副（C1，C2，C3）分別和對應的導軌（D1、D2、D3）的軸線平行，且分別與對應的移動副（P1、P2、P3）的軸線傾斜相交，傾斜角均相同；

所述的三個導軌（D1、D2、D3）匯交于一點，且均與固定平臺1平行；

所述的三個圓柱副（C1，C2，C3）分別沿導軌（D1、D2、D3）的移動為機構的驅動。

本發明的優點和有益效果是：

1、機構工作平臺可實現空間兩維轉動和一維移動形式的運動輸出。

2、機構的驅動副完全放置于固定平臺之上，大大減少了機構整體的運動慣性，從而可以實現機構的高速運動。

3、機構簡單，制造、安裝容易，傳動精度高，成本低；且工作空間較大，傳動特性好；同時機構的運動學正、反解簡單，簡化了軌跡規劃、控制、校正等一系列技術問題。

4、通過在運動平臺上串接一個兩自由度動力頭可實現五自由度混聯加工中心。

附圖說明

圖1是本發明的空間三自由度并聯機構結構示意圖。

圖2是本發明的實施例中運動平臺運動示意圖。

以下結合本發明的實施例參照附圖進行詳細敘述。

具體實施方式