[實(shí)用新型]一種完全解耦三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520767216.0
• 申請(qǐng)日: 2015-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204976624U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彥斌;王增輝;張華;丁丁;彭建軍;薛玉君;趙浥夫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/00
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 陳曉輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，特別是涉及到了一種完全解耦三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

并聯(lián)機(jī)構(gòu)又稱(chēng)并聯(lián)機(jī)器人，是近年來(lái)機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器人領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。由于具有剛度大、承載能力強(qiáng)、誤差累計(jì)小、動(dòng)態(tài)性能好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于眾多技術(shù)領(lǐng)域。并聯(lián)機(jī)器人分為六自由度機(jī)器人和少自由度并聯(lián)機(jī)器人。少自由度并聯(lián)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制較為容易、制造成本低等特點(diǎn)。

目前，已有不少學(xué)者在三自由度一維移動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的研究領(lǐng)域中取得了相應(yīng)的成就，例如申請(qǐng)公布號(hào)為CN102909569A、公布日為2013.02.06的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)的一種1T2R三自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，申請(qǐng)公布號(hào)為CN102360160A、公布日為2012.02.22的中國(guó)專(zhuān)利所公開(kāi)的一種2R1T三自由度空間柔性精密定位平臺(tái)，申請(qǐng)公布號(hào)為CN102626919A、公布日為2012.08.08的中國(guó)專(zhuān)利所公開(kāi)的無(wú)交匯軸線的對(duì)稱(chēng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)以及申請(qǐng)公布號(hào)為CN104029195A、公布日為2014.09.10的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)所公開(kāi)的一種兩轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)過(guò)約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)均是屬于少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的范疇。但這些機(jī)構(gòu)都有強(qiáng)運(yùn)動(dòng)耦合性，對(duì)于一般的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，因其運(yùn)動(dòng)耦合性都強(qiáng)，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)學(xué)解有多組，從而使得在軌跡規(guī)劃和控制設(shè)計(jì)方面困難。若想適用于工業(yè)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人和微操作器等領(lǐng)域，具有完全解耦的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)有著廣闊的前景。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種完全解耦三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，以解決現(xiàn)有并聯(lián)機(jī)構(gòu)的各運(yùn)動(dòng)鏈之間互相影響、解耦性差的問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的完全解耦三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)采用以下技術(shù)方案：完全解耦三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和連接在動(dòng)平臺(tái)與靜平臺(tái)之間的兩條分支運(yùn)動(dòng)鏈，兩條分支運(yùn)動(dòng)鏈中的一支為混合鏈，另一只為單開(kāi)鏈；所述混合鏈包括第一子分支、第二子分支和第七轉(zhuǎn)動(dòng)副，第一子分支包括與靜平臺(tái)連接的第一移動(dòng)副和與第一移動(dòng)副串聯(lián)的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副，第一移動(dòng)副的軸線垂直于第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，第一移動(dòng)副為主動(dòng)副，第二子分支包括與靜平臺(tái)連接的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副和依次從第三轉(zhuǎn)動(dòng)副串聯(lián)的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第五虎克鉸、第六虎克鉸，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線垂直，第五虎克鉸與第六虎克鉸的相鄰部分的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線互相平行、另一部分的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線均于第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副為主動(dòng)副，第一子分支與第二子分支并聯(lián)構(gòu)成空間閉合回路結(jié)構(gòu)并通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第七轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線互相垂直；單開(kāi)鏈包括自靜平臺(tái)向動(dòng)平臺(tái)依次串聯(lián)的第八移動(dòng)副、第九轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副和第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副，第八移動(dòng)副、第九轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副和第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線互相平行并且均垂直于第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，第八移動(dòng)副為主動(dòng)副。

所述第八移動(dòng)副的位置高于第三轉(zhuǎn)動(dòng)副和第一移動(dòng)副。

所述第八移動(dòng)副通過(guò)一個(gè)立架設(shè)于靜平臺(tái)上。

所述混合鏈和單開(kāi)鏈分別在動(dòng)平臺(tái)的相對(duì)的兩側(cè)處與動(dòng)平臺(tái)連接。

所述動(dòng)平臺(tái)為矩形平臺(tái)。

在本實(shí)用新型的完全解耦三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，安裝于靜平臺(tái)上的第一移動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副和第八移動(dòng)副被選為主動(dòng)副。其中第一移動(dòng)副與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互垂直，第一移動(dòng)副和第八移動(dòng)副軸線垂直。第七轉(zhuǎn)動(dòng)副和第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)相連，且它們的軸線相互平行。因此，本實(shí)用新型的并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)兩維轉(zhuǎn)動(dòng)一維移動(dòng)輸出運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣為3×3對(duì)角陣，故動(dòng)平臺(tái)的輸出運(yùn)動(dòng)與主動(dòng)副輸入運(yùn)動(dòng)之間存在一對(duì)一的映射關(guān)系，大大減少了各運(yùn)動(dòng)鏈之間的影響，解決了一般并聯(lián)機(jī)器人解耦性差的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是完全解耦三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的實(shí)施例的原理圖；

圖2是完全解耦三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

完全解耦三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的實(shí)施例，如圖1-2所示，該機(jī)構(gòu)包括靜平臺(tái)11、動(dòng)平臺(tái)10以及連接靜平臺(tái)11和動(dòng)平臺(tái)10的混合鏈和單開(kāi)鏈。動(dòng)平臺(tái)10采用矩形臺(tái)面板，混合鏈和單開(kāi)鏈分別連接在動(dòng)平臺(tái)的相對(duì)的兩側(cè)處。

混合鏈包括一個(gè)空間閉合回路結(jié)構(gòu)和第七轉(zhuǎn)動(dòng)副R7，所述空間閉合回路結(jié)構(gòu)包括第一子分支和第二子分支。

第一子分支包括靜平臺(tái)11上的第一移動(dòng)副P(pán)1和第二轉(zhuǎn)動(dòng)副R2，它們通過(guò)第五連桿5連接。第一子分支中P1⊥R2，即第一移動(dòng)副P(pán)1與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副R2軸線相互垂直。