[發(fā)明專利]一種無耦合兩轉動并聯(lián)機構

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910064384.6
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109531550A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設計）人: 張彥斌;王科明;許澤華;李向攀;郭冰菁;韓建海;陳子豪
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 常曉虎

一種無耦合兩轉動并聯(lián)機構，包括定平臺、動平臺以及連接兩平臺的第一分支運動鏈和第二分支運動鏈；第一分支運動鏈由空間閉回路結構和第二轉動副串聯(lián)而成，空間閉回路結構包含兩子分支，第一子分支包含一個第一轉動副，第二子分支是由一個第一螺旋副、一個第三轉動副、一個第四轉動副和一個第一萬向鉸構成的單開鏈，且以第一螺旋副為主動副控制動平臺的一個轉動自由度；第二分支運動鏈由一個第二螺旋副、一個第五轉動副、一個第六轉動副和一個第二萬向鉸組成，其主動副為第二螺旋副，可控制動平臺的另一個轉動自由度。由于該機構的速度雅可比矩陣為對角陣，因此具有較好的運動學特性，且控制設計簡單，解決了一般并聯(lián)機構運動學解耦性差的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及機器人空間機構領域，尤其是一種無耦合兩轉動并聯(lián)機構。

背景技術

并聯(lián)機構廣泛應用于數(shù)控機床、傳感器、微操作機器人和醫(yī)用機器人等領域，一般由動平臺、定平臺以及連接兩平臺的2-6條運動支鏈組成。相對于串聯(lián)機構，并聯(lián)機構具有結構緊湊、剛度大、承載能力強、精度高、累計誤差小等優(yōu)點。并聯(lián)機構可分為六自由度并聯(lián)機構和少自由度并聯(lián)機構，與六自由度并聯(lián)機構相比，少自由度并聯(lián)機構具有結構簡單，加工制造成本較低，工作空間大等優(yōu)點，具有更廣大的發(fā)展前景。目前，已有學者提出兩自由度轉動并聯(lián)機構，并申請了國家發(fā)明專利，如申請?zhí)枮镃N201110031919.3的兩自由度空間轉動并聯(lián)機構，該機構雖然能實現(xiàn)兩自由度的轉動，但其運動學耦合性強，在設計、分析計算和軌跡規(guī)劃等方面存在很多困難。因此實現(xiàn)并聯(lián)機構的解耦及提高其運動性能是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設計一種無耦合兩轉動并聯(lián)機構，解決現(xiàn)有兩轉動并聯(lián)機構的耦合性強，控制困難等不足。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種無耦合兩轉動并聯(lián)機構，包括定平臺、動平臺以及連接兩平臺的第一分支運動鏈和第二分支運動鏈；

第一分支運動鏈為混合鏈，由空間閉回路結構和第二轉動副串聯(lián)而成，所述空間閉回路結構包含兩子分支，第一子分支包含一個第一轉動副，第二子分支是由一個第一螺旋副、一個第三轉動副、一個第四轉動副和一個第一萬向鉸構成的單開鏈；第一轉動副、第二轉動副和第一萬向鉸的一端分別與第一連桿的三個彼此垂直的分支相連，第一萬向鉸的另一端、第三轉動副、第四轉動副和第一螺旋副彼此通過第二連桿、第三連桿和第四連桿實現(xiàn)順次連接；所述第一螺旋副軸線、第三轉動副軸線、第四轉動副軸線和第一萬向鉸中與第二連桿相連的轉動軸線相互平行，第一轉動副軸線和第一萬向鉸中與第一連桿相連的轉動軸線平行且垂直于第二轉動副軸線；

第二分支運動鏈為單開鏈，由一個第二螺旋副、一個第五轉動副、一個第六轉動副和一個第二萬向鉸組成；第二螺旋副、第五轉動副、第六轉動副和第二萬向鉸彼此通過第五連桿、第六連桿和第七連桿實現(xiàn)順次相連；第二螺旋副軸線、第五轉動副軸線、第六轉動副軸線以及第二萬向鉸中與第七連桿相連的轉動軸線之間相互平行；

所述第一分支運動鏈中的第一螺旋副、第一轉動副和第二分支運動鏈中的第二螺旋副均安裝在機構的定平臺上，所述第二螺旋副軸線與第一轉動副軸線平行，且同時垂直于第一螺旋副軸線；所述第一分支運動鏈中第二轉動副與所述第二分支運動鏈中第二萬向鉸均安裝在機構的動平臺上，第二轉動副軸線和第二萬向鉸中與動平臺相連的轉動軸線平行；由第一分支運動鏈控制動平臺繞所述第一轉動副做翻轉運動、第二分支運動鏈控制動平臺繞第二轉動副做翻轉運動。

所述第一分支運動鏈中的第一螺旋副和第二分支運動鏈中的第二螺旋副為機構的主動副。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：