[發(fā)明專利]一種兩移動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度全對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610397484.7
• 申請(qǐng)日: 2016-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN105904441B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉偉;李秦川;嚴(yán)博;武傳宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司33101
• 代理人: 王洪新,王之懷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種兩移動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度全對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

并聯(lián)機(jī)構(gòu)指的是通過(guò)兩條以上的運(yùn)動(dòng)鏈連接動(dòng)平臺(tái)(末端執(zhí)行器)和定平臺(tái)(固定機(jī)架)形成的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。由于其特殊的結(jié)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度大、精度高、承載能力高、動(dòng)力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。特別的，當(dāng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)同時(shí)滿足以下四個(gè)條件：1.可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的連續(xù)的多自由度運(yùn)動(dòng)；2.各個(gè)分支運(yùn)動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)相同；3.所有分支對(duì)稱布置在定平臺(tái)上；4.驅(qū)動(dòng)器在分支上的安裝位置相同。則可以稱該機(jī)構(gòu)為全對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)。相比于一般的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，全對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)制造成本低，并且有很好的各向同性。因此全對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于食品包裝、電子制造、醫(yī)療等領(lǐng)域。具體的應(yīng)用領(lǐng)域涉及雷達(dá)定位裝置、微操作機(jī)器人、運(yùn)動(dòng)模擬器、加工中心主軸頭等。

在一些現(xiàn)代加工生產(chǎn)比如自動(dòng)噴涂、焊接等領(lǐng)域，需要的機(jī)構(gòu)自由度小于六，也就是少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有工作空間大，制造成本低、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。因此，能滿足操作任務(wù)自由度要求的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)得以研發(fā)。其中，具有兩移動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)是其中重要的一類，具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值。

現(xiàn)有的兩移動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)發(fā)明公布專利(如CN 1267582A、CN 101966507 A、CN 201573206 U)，支鏈結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，提高了制造與控制成本，且機(jī)構(gòu)的各向性能存在不對(duì)稱性，各向同性差。因此，提出一種制造成本低、控制簡(jiǎn)單、各向同性好、剛度大的兩移動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述背景技術(shù)的不足，提出一種兩移動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度的全對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有制造成本低、裝配簡(jiǎn)單、控制容易、剛度大、各向同性好等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種兩移動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度全對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：該并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括機(jī)架、定位在過(guò)渡平臺(tái)上的動(dòng)平臺(tái)以及連接在機(jī)架與過(guò)渡平臺(tái)之間且對(duì)稱布置的四個(gè)分支；

四個(gè)分支中，每個(gè)分支依次包括連接在機(jī)架與過(guò)渡平臺(tái)之間的移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副、連桿以及虎克鉸；

所述四個(gè)分支中，移動(dòng)副軸線為平行四邊形布置，轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行且垂直于移動(dòng)副軸線，虎克鉸的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行于轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線，虎克鉸的第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相互平行；

所述過(guò)渡平臺(tái)為一平行四邊形機(jī)構(gòu)，由相互平行的第一中間平臺(tái)和第二中間平臺(tái)、相互平行的第一中間連桿和第二中間連桿以及軸線相互平行的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成；

所述動(dòng)平臺(tái)的一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副定位在第一中間連桿的中心，動(dòng)平臺(tái)的另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副定位在第二中間連桿的中心，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與所述的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行。

所述四個(gè)分支中的第一分支和第二分支分別通過(guò)虎克鉸與第一中間平臺(tái)的兩端相連，其中的虎克鉸的第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸線共線；四個(gè)分支中的第三分支和第四分支分別通過(guò)虎克鉸與第二中間平臺(tái)的兩端相連，其中的虎克鉸的第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸線共線。

所述四個(gè)分支中的移動(dòng)副的導(dǎo)桿呈平行四邊形狀態(tài)布置在機(jī)架上，四根導(dǎo)桿的伸展方向相互平行。

所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)，由伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出的并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)空間的兩個(gè)移動(dòng)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，具有制造成本低、裝配簡(jiǎn)單、控制容易、剛度大、各向同性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于自動(dòng)噴涂、焊接等領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為兩移動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度全對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為過(guò)渡平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)的連接關(guān)系示意圖。

圖中：機(jī)架1、動(dòng)平臺(tái)2、第一中間平臺(tái)3、第二中間平臺(tái)4、第一中間連桿5、第二中間連桿6、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副7、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副8、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副9、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副10、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副11、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副12、第一分支中移動(dòng)副1P、第一分支中移動(dòng)副的滑塊1H、第一分支中的轉(zhuǎn)動(dòng)副1R、第一分支中的連桿1L、第一分支中的虎克鉸1U。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖所示的兩移動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度全對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架1、定位于過(guò)渡平臺(tái)上的動(dòng)平臺(tái)2以及連接于機(jī)架與過(guò)渡平臺(tái)之間且對(duì)稱布置的四個(gè)分支；四個(gè)分支中，每個(gè)分支依次包括連接在機(jī)架與過(guò)渡平臺(tái)之間的移動(dòng)副1P(包括滑塊1H和機(jī)架上的導(dǎo)桿)、轉(zhuǎn)動(dòng)副1R、連桿1L、虎克鉸1U。