[發(fā)明專利]一種運(yùn)動(dòng)分岔并聯(lián)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710531904.0
• 申請(qǐng)日: 2017-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107139167B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北華航天工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種運(yùn)動(dòng)分岔并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、固定平臺(tái)和三條相同的可重構(gòu)混聯(lián)支鏈組成；可重構(gòu)混聯(lián)支鏈由可重構(gòu)空間五桿機(jī)構(gòu)和固定自由度PS串聯(lián)支鏈組合而成；可重構(gòu)空間五桿機(jī)構(gòu)具有兩種不同的工作模式，基于可重構(gòu)空間五桿機(jī)構(gòu)的可重構(gòu)混聯(lián)支鏈也相應(yīng)具有兩種不同工作模式，可重構(gòu)混聯(lián)支鏈的兩種不同工作模式分別為：無(wú)約束工作模式和約束力矢工作模式；三條可重構(gòu)混聯(lián)支鏈在兩種不同工作模式間切換時(shí)，運(yùn)動(dòng)分岔并聯(lián)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)重構(gòu)為3T3R、2T3R、1T3R、1T2R四種不同運(yùn)動(dòng)模式的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于機(jī)構(gòu)學(xué)及機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種運(yùn)動(dòng)分岔并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的固定自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)因具有高剛度、高承載能力、高精度、高速度等優(yōu)點(diǎn)，使其在重載操作、工業(yè)機(jī)器人、運(yùn)動(dòng)模擬器、、醫(yī)療機(jī)器人、多維力傳感器、微納操作、3D打印等領(lǐng)域等到了重要和廣泛的應(yīng)用。

但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在極端作業(yè)、先進(jìn)制造、醫(yī)療康復(fù)、太空探索等領(lǐng)域越來(lái)越希望機(jī)器具有更高的柔性，能根據(jù)作業(yè)任務(wù)變化而可重構(gòu)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、變化其自由度、重構(gòu)其工作模式。在這種背景下，學(xué)者們對(duì)可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生了極大的研究興趣，使其成為機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)主要包括運(yùn)動(dòng)分岔并聯(lián)機(jī)構(gòu)和變胞并聯(lián)機(jī)構(gòu)兩類。學(xué)者們利用變胞運(yùn)動(dòng)副、可鎖死關(guān)機(jī)、約束奇異單環(huán)閉鏈、變胞單環(huán)閉鏈、可重構(gòu)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)等設(shè)計(jì)了一些特色鮮明的可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，但現(xiàn)有的可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)仍然比較少。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)較少的不足，提出一種新型運(yùn)動(dòng)分岔并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其具有四種不同的工作模式。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的方案是：一種運(yùn)動(dòng)分岔并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其由固定平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、三條相同的可重構(gòu)混聯(lián)支鏈組成，機(jī)構(gòu)整體為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。其中可重構(gòu)混聯(lián)支鏈由可重構(gòu)空間五桿機(jī)構(gòu)和固定自由度PS支鏈組合而成，在描述運(yùn)動(dòng)副時(shí)，這里用P代表移動(dòng)副，用S代表球副。

所述可重構(gòu)空間五桿機(jī)構(gòu)由五根桿組成，桿AB與第五連桿通過(guò)球面五桿機(jī)構(gòu)相連，桿DE與第五連桿通過(guò)虎克鉸相連，其中第五連桿為可重構(gòu)空間五桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架。其余各桿間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連且轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行。可重構(gòu)空間五桿機(jī)構(gòu)具有兩種不同工作模式，工作模式A為平面2自由度運(yùn)動(dòng)，工作模式B為單軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述球面五桿機(jī)構(gòu)有五根桿組成，各桿間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，相鄰轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線為正交，所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線匯交于球面五桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。球面五桿機(jī)構(gòu)為2自由度機(jī)構(gòu)，其可實(shí)現(xiàn)2自由度并聯(lián)輸入。

因可重構(gòu)空間五桿機(jī)構(gòu)具有兩種不同工作模式，基于可重構(gòu)空間五桿機(jī)構(gòu)的可重構(gòu)混聯(lián)支鏈也相應(yīng)具有兩種不同工作模式。其一為無(wú)約束工作模式，另一為約束力矢工作模式。當(dāng)連接運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定平臺(tái)的三條可重構(gòu)混聯(lián)支鏈分別在不同工作模式間切換時(shí)，運(yùn)動(dòng)分岔并聯(lián)機(jī)構(gòu)可切換為3T3R、2T3R、1T3R、1T2R四種不同工作模式。在描述運(yùn)動(dòng)方式時(shí)，這里T代表移動(dòng)，R代表轉(zhuǎn)動(dòng)。

附圖說(shuō)明：

圖1為可重構(gòu)空間五桿機(jī)構(gòu)的初始位形。

圖2為球面五桿機(jī)構(gòu)。

圖3為可重構(gòu)空間五桿機(jī)構(gòu)工作模式A。

圖4為可重構(gòu)空間五桿機(jī)構(gòu)工作模式B。

圖5為可重構(gòu)混聯(lián)支鏈初始位形。

圖6為可重構(gòu)混聯(lián)支鏈無(wú)約束工作模式。

圖7為可重構(gòu)混聯(lián)支鏈約束力矢工作模式。

圖8為運(yùn)動(dòng)分岔并聯(lián)機(jī)構(gòu)初始位形。

圖9為運(yùn)動(dòng)分岔并聯(lián)機(jī)構(gòu)3T3R工作模式。

圖10為運(yùn)動(dòng)分岔并聯(lián)機(jī)構(gòu)2T3R工作模式。

圖11為運(yùn)動(dòng)分岔并聯(lián)機(jī)構(gòu)1T3R工作模式。