[發明專利]一種含閉環支鏈三自由度并聯機構

在審

• 申請號: 202110769058.2
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113319826A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 孫濤;王猛;王攀峰;趙學滿;宋軼民;連賓賓;霍欣明;陳躍程
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

本發明公開了一種含閉環支鏈三自由度并聯機構，包括固定立柱、三組導軌、三組絲杠系統、三個伺服電機、三個滑鞍、一個平面閉環運動支鏈以及動平臺；所述三組絲杠系統可在對應所述三個伺服電機的獨立驅動下帶動所述三個滑鞍沿相應的所述三組導軌進行滑動，實現所述動平臺的三自由度平動；本發明所述一種含閉環支鏈三自由度并聯機構具有運動解耦、工作空間大、控制簡單的特點，可應用于機械加工等領域。

技術領域

本發明涉及加工機器人技術領域，特別涉及一種含閉環支鏈三自由度并聯機構。

背景技術

相較于串聯型機床和機器人，并聯機構由多個支鏈環抱而成，具備承載能力強、運動精度高、可重構性好等優點，廣泛應用于大型裝備制造等領域中。其中，少自由度并聯機構相較于六自由度并聯機構驅動/構件少、制造成本低、控制簡單，故而得到了工業界與學術界的青睞。三平動作為較為典型的運動形式，復合眾多工業場合對加工的需求，所以三平動并聯機構得到了廣泛研究。

現有的三平動并聯機構主要分為兩類：1.由相互垂直的平面機構疊加而成的并聯機構(如CN203305211U，CN101708609A)；2.由三條空間運動支鏈耦合而成的并聯機構(如CN204748616U，CN1524663A)。前者在實際工程中多以平面單向導軌配合5R平面并聯機構的形式出現；而后者由于結構復雜，工作空間小、控制要求高、造價高，所以很少見到真實樣機。此外，需要指出的是，前者雖然有一些實際應用，但普遍存在剛度低、精度低等缺點，難以滿足高端零部件高效率高質量的加工需求。因此，亟需發明一種兼備大工作空間、高剛度、易于控制等特點的新型三自由度并聯機構。

發明內容

為了克服上述三平動并聯機構現存技術的不足，本發明提出了一種含閉環支鏈三自由度并聯機構，解決現有技術中三平動并聯機構剛度低、精度低等問題。

本發明通過以下技術方案實現：

一種含閉環支鏈三自由度并聯機構，包括固定立柱，三組導軌，三組絲杠系統，三個伺服電機，三個滑鞍，一個平面閉環運動支鏈以及動平臺；所述三組導軌相互垂直布置，第一導軌固定連接于所述固定立柱，第二導軌和第三導軌固定連接于第一滑鞍上，且兩者相互垂直；所述三個滑鞍分別與所述三組導軌滑動連接；所述三個伺服電機分別與所述三組絲杠系統通過聯軸器或同步帶連接；在所述三個伺服電機的獨立驅動下，所述三個滑鞍產生相互垂直的直線運動；所述平面閉環運動支鏈包含四個平面連桿；第一連桿的一端與所述第二滑鞍轉動連接，另一端與第二連桿的一端轉動連接；第三連桿的一端與所述第二連桿轉動連接；所述第三連桿的另一端與第四連桿的一端轉動連接，且共同轉動連接于所述第三滑鞍上；所述第四連桿的另一端與所述第一連桿轉動連接；所述動平臺與所述第二連桿的末端固定連接；在三個滑鞍的共同驅動作用下，實現所述動平臺三個方向的平動。

由所述四個平面連桿組成的所述平面閉環運動支鏈呈平行四邊形。

所述第一連桿與所述第二滑鞍連接的轉動軸線、所述第一連桿與所述第二連桿連接的轉動軸線、所述第二連桿與所述第三連桿連接的轉動軸線、所述第三連桿與所述第四連桿連接的轉動軸線均相互平行且共同垂直于平面運動支鏈所在平面。

本發明具有以下的技術特點：

1.本發明所述的一種含閉環支鏈三自由度并聯機構，在保持所述各運動副及所述各連桿相對幾何關系不變的前提下，所述各連桿的尺寸、截面參數可隨意調整，且所述三個滑鞍在對應所述導軌軸線方向移動的工作距離亦可根據具體需求進行調整，因此本發明所述的一種含閉環支鏈三自由度并聯機構具有工作空間大的特點。

2.本發明所述的一種含閉環支鏈三自由度并聯機構，其中包含相互垂直分布的所述三組導軌，在所述三個伺服電機的驅動下，所述三個滑鞍可分別產生相互垂直的直線運動；所述動平臺的三向運動可由對應所述伺服電機獨立控制，因此本發明所述的一種含閉環支鏈三自由度并聯機構具有運動完全解耦、控制簡單的特點。