[發明專利]一種二自由度平面運動并聯機構

有效

• 申請號: 201710747564.5
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107351068B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 陳子明;魏雪丹;趙琛;楊志偉;李萌;盧杰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 崔鳳英

一種二自由度平面運動并聯機構，它的第一連桿、齒輪連桿一、齒輪連桿二、第二連桿、齒輪連桿三和齒輪連桿四之間通過運動副依次連接，第三連桿的一端通過運動副與構件一連接，第三連桿的另一端通過運動副與第四連桿的一端連接，第四連桿的另一端通過運動副與構件二連接；其中齒輪連桿一和齒輪連桿二構成支鏈一，齒輪連桿三和齒輪連桿四構成支鏈二，中間部分第三、第四連桿和三個運動副構成三自由度平面子鏈一。本發明驅動方式簡單，能夠實現完全對稱的運動，將每一個單元進行串聯，可得到運動范圍更大的結構。

技術領域

本發明涉及機器人領域，特別涉及一種并聯機構。

背景技術

兩自由度平面機器人可以實現平面內任意軌跡，可應用于分揀、包裝、封裝等平面內高速作業任務，因此在輕工、電子、食品和醫藥等行業的自動化生產線上得到重要的應用。

已有的二自由度平面機器人機構中，其輸出運動是機構上一點在平面上的移動，而在微創手術輔助機器人等方面的應用上，往往需要機構的末端連桿在平面內具有一轉一移兩自由度運動。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在運動過程中固定連桿和末端連桿始終保持對稱，并且末端連桿具有一轉一移兩個自由度的二自由度平面運動并聯機構。

本發明包括八個連桿、兩個構件以及連接它們的運動副，所述八個連桿中有兩個或四個為齒輪連桿，該齒輪連桿的其中一端為齒輪，其中，第一連桿為固定連桿，其一端通過轉動副一與齒輪連桿一的一端連接，齒輪連桿一的齒輪端與齒輪連桿二的齒輪端嚙合，形成齒輪副一，且傳動比為1，構件二的上下分別通過轉動副二和轉動副三與齒輪連桿一和齒輪連桿二的齒輪端連接；齒輪連桿二的另一端通過轉動副四與第二連桿的一端連接，第二連桿的另一端通過轉動副五與齒輪連桿三的一端連接，齒輪連桿三的齒輪端與齒輪連桿四的齒輪端嚙合，形成齒輪副二，且傳動比為1，構件一的上下分別通過轉動副六和轉動副七與齒輪連桿三和齒輪連桿四的齒輪端連接，齒輪連桿四的一端通過轉動副八與第一連桿的另一端連接；第三連桿的一端通過轉動副九與構件一中部連接，第三連桿的另一端通過轉動副十與第四連桿的一端連接，第四連桿的另一端通過轉動副十一與構件二的中部連接；轉動副一、二、三、四、五、六、七和八的軸線相互平行，構件一上下兩個轉動副之間的距離等于齒輪副二的兩輪連心線的長度，構件二上下兩個轉動副之間的距離等于齒輪副一的兩輪連心線的長度，構件一通過三自由度平面子鏈與構件二連接。

所述三自由度平面子鏈由兩個連桿和三個運動副連接而成，三個運動副中，一個運動副為轉動副，另外兩個運動副分別為轉動副或移動副，且三自由度平面子鏈中轉動副的軸線相互平行，移動副的移動中心線與轉動副的軸線相互垂直。三自由度平面子鏈有以下7種組成形式：RRR、RPR、RRP、PRR、RPP、PRP、PPR，R代表轉動副，P代表移動副。

轉動副一與三自由度平面子鏈中的轉動副不平行，第一和第二連桿、齒輪連桿一和齒輪連桿二、齒輪連桿三和齒輪連桿四的長度分別相等，并且機構關于中間平面對稱，該中間平面為第一連桿與第二連桿的對稱面。

所述機構是將與第一連桿相連接的齒輪連桿一和齒輪連桿四作為機構輸入；第二連桿作為末端連桿。

將其中兩個齒輪連桿替換為兩個連桿時，連接它們的兩個轉動副替換為一個轉動副。

將中間部分的三自由度平面子鏈替換成一個移動副。

可以將多個上述機構進行連接，連接后可將機構的運動放大。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、機構的固定連桿和末端連桿在運動過程中始終關于中間平面對稱，可以實現完全對稱的運動；

2、末端連桿可以繞機構中間平面上平行于轉動副一的任意軸線做連續轉動，也可以沿中間平面的法線方向移動，給機構的應用與控制帶來了很大的方便；