[發(fā)明專(zhuān)利]一種易于控制的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910064386.5
• 申請(qǐng)日: 2019-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109531551A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彥斌;王科明;張庭昀;許澤華;陳子豪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/00
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/00
• 代理公司: 洛陽(yáng)公信知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 常曉虎

一種易于控制的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和連接兩平臺(tái)的兩條分支運(yùn)動(dòng)鏈組成，第一分支運(yùn)動(dòng)鏈由空間閉回路結(jié)構(gòu)和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副串聯(lián)而成，空間閉回路結(jié)構(gòu)是由一個(gè)第一圓柱副、一個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)第一球副所構(gòu)成的單開(kāi)鏈與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接組成的，用于控制動(dòng)平臺(tái)的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；第二分支運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)怯梢粋€(gè)第二圓柱副、一個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)第二球副連接而成的單開(kāi)鏈，控制著動(dòng)平臺(tái)的另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。該機(jī)構(gòu)第一分支運(yùn)動(dòng)鏈中的單開(kāi)鏈與第二分支運(yùn)動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)相同，降低了加工成本，機(jī)構(gòu)的速度雅可比矩陣為對(duì)角陣，故動(dòng)平臺(tái)的輸出速度與輸入速度之間呈一一對(duì)應(yīng)的控制關(guān)系，解決了一般并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)解耦性差，控制設(shè)計(jì)困難的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人空間機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及到一種易于控制的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

并聯(lián)機(jī)構(gòu)一般由動(dòng)平臺(tái)、定平臺(tái)以及連接兩平臺(tái)的2-6條支鏈組成。相對(duì)于串聯(lián)機(jī)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度大、承載能力強(qiáng)、精度高、累計(jì)誤差小等優(yōu)點(diǎn)。并聯(lián)機(jī)構(gòu)可分為六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)和少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，與六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造成本較低，工作空間大等優(yōu)點(diǎn)。因此少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)成為現(xiàn)如今研究的熱點(diǎn)，具有更廣大的發(fā)展前景。其中二自由度轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)是少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的一個(gè)重要分支，且對(duì)于其研究有了一些進(jìn)展，如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410577213.0一種新型的兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，申請(qǐng)?zhí)枮?CN201610171832.9支鏈耦合的兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，以上的并聯(lián)機(jī)構(gòu)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)平臺(tái)兩轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，但存在著其運(yùn)動(dòng)鏈之間耦合性強(qiáng)，難以控制的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種易于控制的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，解決現(xiàn)有二自由度兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的耦合性強(qiáng)、控制困難等技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種易于控制的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)以及連接兩平臺(tái)的第一分支運(yùn)動(dòng)鏈和第二分支運(yùn)動(dòng)鏈；

所述第一分支運(yùn)動(dòng)鏈由空間閉回路結(jié)構(gòu)和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副串聯(lián)而成，所述空間閉回路結(jié)構(gòu)是由一個(gè)第一圓柱副、一個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)第一球副所構(gòu)成的單開(kāi)鏈與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接組成的，所述第一圓柱副和第一轉(zhuǎn)動(dòng)副均連接在所述定平臺(tái)上，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在所述動(dòng)平臺(tái)上，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)副分別通過(guò)第一連桿、第二連桿與第一圓柱副以及第一球副的一端相連，第一球副的另一端、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副分別和第三連桿的三個(gè)分支相連，且第三連桿的三個(gè)分支為兩兩垂直；所述第一圓柱副軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直；

所述第二分支運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)怯梢粋€(gè)第二圓柱副、一個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)第二球副連接而成的單開(kāi)鏈，所述第二圓柱副連接在所述定平臺(tái)上，所述第二球副連接在所述動(dòng)平臺(tái)上，所述第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩端分別通過(guò)第四連桿和第五連桿連接所述的第二圓柱副以及第二球副，所述第二圓柱副的軸線和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線平行；

第二圓柱副的軸線和第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線平行，且同時(shí)垂直于第一圓柱副的軸線。

所述的第一分支運(yùn)動(dòng)鏈中第一圓柱副和所述第二分支運(yùn)動(dòng)鏈中第二圓柱副作為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)副，且以兩圓柱副的線性輸入為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輸入。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明并聯(lián)結(jié)構(gòu)中的第一分支運(yùn)動(dòng)鏈為混合鏈，是一個(gè)空間閉回路結(jié)構(gòu)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副串聯(lián)而成的，而空間閉回路結(jié)構(gòu)中具有一個(gè)連接另一轉(zhuǎn)動(dòng)副的單開(kāi)鏈，以此結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的控制；第二分支運(yùn)動(dòng)鏈采用單開(kāi)鏈，以控制動(dòng)平臺(tái)另一轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，且兩條分支運(yùn)動(dòng)鏈中的單開(kāi)鏈結(jié)構(gòu)相同，降低了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的加工成本。而本發(fā)明的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的速度雅可比矩陣為對(duì)角陣，故動(dòng)平臺(tái)的輸出速度與輸入速度之間呈一一對(duì)應(yīng)的控制關(guān)系，解決了一般并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)解耦性差，控制設(shè)計(jì)困難的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的易于控制的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；