[發明專利]工作空間可調的三自由度并聯機構及其調整方法

有效

• 申請號: 201410618331.1
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN104440875A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 陳國強;趙俊偉;孫付偉;李雪鋒;康件麗;黨姍姍
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 深圳市金筆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44297
• 代理人: 耿丹丹

技術領域

本發明涉及一種工作空間可調的三自由度并聯機構，尤其是由一種由移動副、圓柱副和球面副構成的三自由度并聯機構。

背景技術

并聯機構也稱并聯機器人，相對于傳統的串聯機構有諸多的優勢，如剛度大，承載能力強，精度高等優點，受到了諸多學者的關注并展開了深入的研究。并聯機器人在許多特殊的應用場合可以彌補串聯機器人的許多不足，與廣泛應用的串聯機器人在應用上構成互補關系。并聯機構可以克服很多串聯機構很難克服的難題，同時又兼有低成本、靈活、易于集中等優點。

大部分的并聯機器人是以Stewart平臺為基礎，但在很多場合不需要6自由度，少自由度就能滿足要求。三自由度并聯機構已在工業實踐中得到了一定的應用，如應用于集成電路加工、精密制造、航天器等領域。其中，具有三自由度的3-PRS?(P為移動副，R為轉動副，S為球面副)并聯機構是少自由度并聯機構中的典型代表之一，由于它們的自由度較少，比六自由度并聯機構結構簡單，經濟便宜，控制相對容易，因此具有很好的應用前景，它已被應用在并聯機床、加工中心主軸頭等領域。

少自由度并聯機構總體上具有比六自由度并聯機器人更復雜的運動特性，特別是動平臺的移動受到約束后會表現出很多特殊的性質。少自由度并聯機構存在著很多問題，尤其是工作空間小的問題更加突出，這些問題增加了少自由度并聯機器人型綜合的難度。所以尋找一個能夠解決此問題的、便于實驗研究的并聯機構，可以提高效率，降低制造成本。

3-PRS并聯機構的結構尺寸對操作空間的大小、形狀、末端位姿精度、運動速度、承載力等都有極大的影響。當機構尺寸固定以后，工作空間不可調節，當研究不同的機構尺寸時，需要搭建新的機構，增加了實驗硬件成本及時間成本。

發明內容

本發明針對一種3-PRS并聯機構的工作空間小，研究不同的工作空間時需要重新搭建新的機構部分的問題，提供了一種3-PRS可調節工作空間并聯機構，可以通過滑軌調節三個立柱，從而調節工作空間，有效的解決了上述問題。

本發明采取的技術方案是：

一種工作空間可調的三自由度并聯機構，所述并聯機構包括定平臺1、動平臺2、第一支鏈4、第二支鏈5和第三支鏈6，

所述第一支鏈4、第二支鏈5和第三支鏈6中的每一個支鏈均包括以下部件：

第一滑軌41，51，61、第一滑塊42，52，62、第一立柱43，53，63、第一移動副44，54，64、第一圓柱副45，55，65、第一連桿46，56，66和第一球面副47，57，67，

上述每個支鏈中所包括的部件的連接結構為：第一滑軌41，51，61水平安裝在定平臺1上，第一滑軌41，51，61的軸線與定平臺1的上平面平行且經過定平臺1的圓心，第一立柱43，53，63垂直安裝在第一滑塊42，52，62上，第一滑塊42，52，62上連接第一立柱43，53，63，第一移動副44，54，64與第一立柱43，53，63連接，第一移動副44，54，64的軸線與定平臺1上平面垂直，第一移動副44，54，64與第一圓柱副45，55，65連接，第一圓柱副45，55，65的軸線與定平臺1的上平面平行，第一連桿46，56，66的一端與第一圓柱副45，55，65連接，第一連桿46，56，66的另一端與第一球面副47，57，67連接，第一球面副47，57，67安裝在動平臺2上。

進一步，所述每個支鏈中的滑軌41，51，61均為梯形滑軌，三個滑塊42，52，62與三個滑軌41，51，61配合的滑槽均為梯形滑槽。

進一步，所述每個支鏈中的滑軌41，51，61的上平面和一邊的側平面分別為定位平面，另一側平面分別通過鑲條410，510，610用螺釘頂緊，將滑塊42，52，62及立柱43，53，63固定。

進一步，所述每個支鏈中的滑軌41，51，61與定平臺1裝配時，三個滑軌41，51，61軸線之間的120°夾角分別通過定位鍵48，58，68保證，在三個滑軌41，51，61的側面分別安裝測距數顯尺49，59，69。

進一步，在第一立柱43，53，63兩側分別增加兩個對稱分布的加強柱411，511，611，所述加強柱411，511，611與第一立柱43，53，63之間的距離大于緊固鑲條410，510，610的螺釘的長度。

進一步，在第一立柱43，53，63兩側的加強柱411上分別安裝夾緊裝置412，512，612和測距光柵尺413，513，613。

再進一步，在定平臺上1設置一個三坐標測量裝置的基座3。