[發(fā)明專利]一種可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定純平動的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610055839.4
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105500347B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡波;李博;崔鶴
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)13116
• 代理人: 崔鳳英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，特別是一種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

三平動機(jī)構(gòu)以其特殊的運(yùn)動特性一直是機(jī)構(gòu)學(xué)的研究熱點(diǎn)。其中不乏一些著名的三平動機(jī)構(gòu)。1988年，R.Clavel提出了Delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)，是一種3自由度純平動機(jī)構(gòu)，其速度快，定位精確。Tsai在1996年提出了一種對稱3-UPU平動機(jī)構(gòu)(Tsai L W.Kinematics of A Three-Dof Platform with Three Extensible Limbs[M]//Recent Advances in Robot Kinematics.Springer Netherlands,1996:401-410)。針對3-RUU并聯(lián)機(jī)構(gòu)，Tsai在美國專利5656905中提出了一種3-RUU并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其中提出的3-RUU機(jī)構(gòu)保持平動的條件是每個RUU分支中與基座相連的轉(zhuǎn)動副和與上平臺相連的外側(cè)轉(zhuǎn)動副要保持平行，該機(jī)構(gòu)中與基座相連的轉(zhuǎn)動副均平行于基座對邊，與上平臺相連的外側(cè)轉(zhuǎn)動副平行于上平臺對邊。這種布置下，處于不同構(gòu)件上的轉(zhuǎn)動副保持平行是非常困難的。當(dāng)對應(yīng)的轉(zhuǎn)動副不平行時，機(jī)構(gòu)并不具備穩(wěn)定的三平動特性。該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動過程中實(shí)際上是一個變自由度機(jī)構(gòu)。

國內(nèi)一些學(xué)者也提出了3-RUU機(jī)構(gòu)，公開號為CN201420614274.5的中國專利提出了3-RUU型并聯(lián)機(jī)構(gòu)髖關(guān)節(jié)試驗(yàn)機(jī),公開號為CN201410371262.9的中國專利提出了一種可精密三維移動的Delta結(jié)構(gòu)并聯(lián)機(jī)械手，包括基于3-RUU的運(yùn)動鏈。但這些3-RUU機(jī)構(gòu)并不具有三平動運(yùn)動特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定純平動的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)通過運(yùn)動副的特殊布置實(shí)現(xiàn)處于不同構(gòu)件上的轉(zhuǎn)動副的自然平行，保證了機(jī)構(gòu)穩(wěn)定三平動的運(yùn)動特性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明主要包括基座、動平臺以及連接基座與動平臺的三個結(jié)構(gòu)相同的分支，所述的三個結(jié)構(gòu)相同的分支有兩種不同的連接方式。

第一種方式：分支由下連桿和上連桿組成，下連桿的一端通過轉(zhuǎn)動副與基座連接,該下連桿的另一端通過下萬向鉸與上連桿的一端連接，該上連桿的另一端通過上萬向鉸與動平臺連接。上萬向鉸中與動平臺連接的轉(zhuǎn)動副和下萬向鉸中與下連桿連接的轉(zhuǎn)動副均為外側(cè)轉(zhuǎn)動副，上、下萬向鉸與上連桿連接的轉(zhuǎn)動副均為內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副，每個萬向鉸中，外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線與內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直。第一、三分支與基座相連的兩個轉(zhuǎn)動副軸線平行；第一、三分支與動平臺相連的兩個上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行。第二分支與基座相連的轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一、三分支與基座相連的轉(zhuǎn)動副軸線；第二分支與動平臺相連的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一、三分支與動平臺相連的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線。三個分支中，與基座相連的轉(zhuǎn)動副軸線均平行于基座平面，與動平臺相連的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線均平行于動平臺平面。各分支中，轉(zhuǎn)動副軸線與下連桿軸線垂直，并且與下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行，下萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線與上連桿軸線垂直，并且與上萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行。

第二種方式：分支由下連桿和上連桿組成，下連桿的一端通過下萬向鉸與基座連接,該下連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動副與上連桿的一端連接，該上連桿的另一端通過上萬向鉸與動平臺連接。上、下萬向鉸中與基座或動平臺相連的轉(zhuǎn)動副為外側(cè)轉(zhuǎn)動副，與下連桿或上連桿相連的轉(zhuǎn)動副為內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副。第一、三分支與基座相連的兩個下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行；第一、三分支與動平臺相連的兩個上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行。第二分支與基座相連的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一、三分支中與基座相連的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線；第二分支與動平臺相連的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線垂直于第一、三分支與動平臺相連的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線。三個分支中，與基座相連的下萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線均平行于基座平面，與動平臺相連的上萬向鉸外側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線均平行于動平臺平面。各分支中，下萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線與下連桿軸線垂直，并且與轉(zhuǎn)動副軸線平行，轉(zhuǎn)動副軸線與上連桿軸線垂直，并且與上萬向鉸內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動副軸線平行。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

轉(zhuǎn)動副的布置方式可以使機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)處于不同構(gòu)件上的轉(zhuǎn)動副的自然平行，滿足實(shí)現(xiàn)三平動的幾何條件，機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的三平動運(yùn)動，在機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中不會出現(xiàn)機(jī)構(gòu)演化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的立體示意簡圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的立體示意簡圖。