[發(fā)明專利]三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711418392.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN108297070B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙國(guó)如;王永奉;韓立;孔祥戰(zhàn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發(fā)明提供一種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和三條運(yùn)動(dòng)支鏈，至少其中一條運(yùn)動(dòng)支鏈為靈動(dòng)型支鏈；靈動(dòng)型支鏈包括第一連桿、第二連桿和軸線可變轉(zhuǎn)動(dòng)副，軸線可變轉(zhuǎn)動(dòng)副包括固定構(gòu)件、可動(dòng)構(gòu)件和球鉸副，固定構(gòu)件一端固定安裝于定平臺(tái)上且另一端與可動(dòng)構(gòu)件斜面配合貼靠，球鉸副收容于固定構(gòu)件中且其球鉸連桿穿出可動(dòng)構(gòu)件，第一連桿分別與球鉸連桿及第二連桿可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二連桿與動(dòng)平臺(tái)球鉸連接。本發(fā)明將變軸線轉(zhuǎn)動(dòng)副融于運(yùn)動(dòng)支鏈的構(gòu)造中，一方面有利于運(yùn)動(dòng)支鏈進(jìn)行力和力矩的傳遞，另一方面，可以有效地避免并聯(lián)機(jī)構(gòu)發(fā)生奇異位形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

自1938年首次提出并聯(lián)機(jī)器人以來，因其具較大剛度、較強(qiáng)的承載能力、誤差小、精度高、自重負(fù)荷比小、動(dòng)力性能好、控制容易等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。目前，常見的有2自由度、3自由度、4自由度、6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，而其中三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是研究最多、應(yīng)用最廣的一類少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它按動(dòng)平臺(tái)自由度的類型可以分為四類：3轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)、2轉(zhuǎn)動(dòng)1移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)、1轉(zhuǎn)動(dòng)2移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)、3移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

河北工業(yè)大學(xué)劉更謙教授等人提出一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人(CN200810052248.7)，該踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人的機(jī)型與燕山大學(xué)的趙鐵石以及倫敦大學(xué)戴建生等人提出的踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人的機(jī)型一致，都是一種3-RSS/S型三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有四個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈，其中，中間運(yùn)動(dòng)支鏈的下端固定于固定平臺(tái)，上端采用球鉸與動(dòng)平臺(tái)的中心連結(jié)，另外三個(gè)運(yùn)動(dòng)分支沿圓周方向均勻分布，驅(qū)動(dòng)連桿一端與固定平臺(tái)采用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，另一端與被動(dòng)連桿之間采用球鉸副連接，被動(dòng)連桿的一端與動(dòng)平臺(tái)之間采用球鉸連接；該機(jī)構(gòu)可以繞中間運(yùn)動(dòng)支鏈的球鉸中心做三個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。

深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的王永奉等人提出一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人(CN102631275A)，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)是一種3-(HS)S/S型三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)同樣具有四個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈，其中，中間運(yùn)動(dòng)支鏈的下端固定于固定平臺(tái)，上端采用球鉸與動(dòng)平臺(tái)的中心連結(jié)，三個(gè)運(yùn)動(dòng)分支沿圓周方向均勻分布，其底端采用一個(gè)螺旋副與固定平臺(tái)連接，螺旋副的軸線與固定平臺(tái)之間的夾角可以進(jìn)行調(diào)整；另外，支撐連桿的一端與螺旋副上的滑塊之間采用球鉸連接，另一端與動(dòng)平臺(tái)之間采用球鉸形式連接；該機(jī)構(gòu)可以繞中間運(yùn)動(dòng)支鏈的球鉸中心做三個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。

這些三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，支鏈的運(yùn)動(dòng)副都采用標(biāo)準(zhǔn)形式的運(yùn)動(dòng)副，如轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線在運(yùn)動(dòng)過程中始終是固定不變的，這不利于運(yùn)動(dòng)支鏈進(jìn)行力和力矩的傳遞；另外，標(biāo)準(zhǔn)形式的運(yùn)動(dòng)副，因?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)軸線固定，不容易避開機(jī)構(gòu)的奇異位形。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例涉及一種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，至少可解決現(xiàn)有技術(shù)的部分缺陷。

本發(fā)明實(shí)施例涉及一種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，所述定平臺(tái)與所述動(dòng)平臺(tái)通過并聯(lián)的第一運(yùn)動(dòng)支鏈、第二運(yùn)動(dòng)支鏈和第三運(yùn)動(dòng)支鏈連接，所述第一運(yùn)動(dòng)支鏈、所述第二運(yùn)動(dòng)支鏈與所述第三運(yùn)動(dòng)支鏈連接中，至少其中一條運(yùn)動(dòng)支鏈為靈動(dòng)型支鏈；所述靈動(dòng)型支鏈包括第一連桿、第二連桿和軸線可變轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述軸線可變轉(zhuǎn)動(dòng)副包括固定構(gòu)件、可動(dòng)構(gòu)件和球鉸副，所述固定構(gòu)件一端固定安裝于所述定平臺(tái)上且另一端與所述可動(dòng)構(gòu)件斜面配合貼靠，所述球鉸副收容于所述固定構(gòu)件中且其球鉸連桿穿出所述可動(dòng)構(gòu)件，所述第一連桿分別與所述球鉸連桿及所述第二連桿可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第二連桿與所述動(dòng)平臺(tái)球鉸連接。

作為實(shí)施例之一，所述第一運(yùn)動(dòng)支鏈、所述第二運(yùn)動(dòng)支鏈和所述第三運(yùn)動(dòng)支鏈連接均為所述靈動(dòng)型支鏈，所述動(dòng)平臺(tái)與三個(gè)所述第二連桿的連接點(diǎn)在該動(dòng)平臺(tái)上環(huán)形布置。

作為實(shí)施例之一，該三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)還包括中間連桿，所述中間連桿一端固定于所述定平臺(tái)上且另一端與所述動(dòng)平臺(tái)球鉸連接。

作為實(shí)施例之一，所述第一運(yùn)動(dòng)支鏈、所述第二運(yùn)動(dòng)支鏈與所述第三運(yùn)動(dòng)支鏈連接沿所述動(dòng)平臺(tái)周向環(huán)繞所述中間連桿設(shè)置。