CN101249654A - Four机构 - Google Patents

Four机构 Download PDF

Info

Publication number
CN101249654A
CN101249654A CNA2008101028776A CN200810102877A CN101249654A CN 101249654 A CN101249654 A CN 101249654A CN A2008101028776 A CNA2008101028776 A CN A2008101028776A CN 200810102877 A CN200810102877 A CN 200810102877A CN 101249654 A CN101249654 A CN 101249654A
Authority
CN
China
Prior art keywords
connecting rod
revolute pair
side chain
parallelogram
moving platform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008101028776A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100586666C (zh
Inventor
李剑锋
方斌
卿建喜
段文军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN200810102877A priority Critical patent/CN100586666C/zh
Publication of CN101249654A publication Critical patent/CN101249654A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100586666C publication Critical patent/CN100586666C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明涉及一种FOUR机构，可以实现空间三维移动和一个转动。它由静平台、动平台和四条支链组成。所述的四条支链中第一支链和第三支链结构相同，通过转动副、连杆及平行四边形球铰结构连接到动平台。第二支链由水平移动副、连杆及三个沿y方向轴线的转动副和一个沿x方向轴线的转动副构成。第四支链由垂直移动副、平行四边形球铰结构和沿x方向轴线的转动副构成。本发明的机构有结构简单易装配、无支链干涉现象，作业工作空间大，机构的位置逆解易求，便于控制，并且机构在所能运动的方向上基本都能达到较高的加速度等优点。该FOUR机构能作为工业机器人或并联机床的运动执行机构。

Description

FOUR机构
技术领域
本发明涉及一种FOUR机构(四自由度并联机构)，可以实现空间三维移动和一个转动，能作为工业机器人或并联机床的运动执行机构。它属于机器人技术与数控加工装备技术领域。
背景技术
近年少自由度的并联机构在工业生产中得到广泛关注并得到了相应的应用。其中最为成功的Delta机器人，它以结构简单及能快速实现三维移动的特点得到了市场的青睐。但在实际生产中三自由度的机构往往不能满足生产要求，因此四自由度的并联机构逐渐发展起来。其中典型的是在1999年IEEE/ASME国际会议上提出的H4机构，但由于奇异性问题而后有在H4基础上进行更进，2003年提出的I4机构和2007年提出的Par4机构。现有的四自由度并联机构大部分结构较为复杂，并且一般的只有在单方向上能获得大的加速度。
发明内容
本发明的目的是：提出一种FOUR机构，可应用于工业机器人或数控机床的执行机构，并且机构在各运动方向都能获得较大的加速度。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本装置包括有静平台J、动平台D和布置在静平台J四周的四条支链，其中：第一支链包括有连杆L11和第一平行四边形球铰结构2，连杆L11的一端通过轴沿x方向的第六转动副1与静平台J相连，另一端与第一平行四边形球铰结构2固定连接，第一平行四边形球铰结构2的另一端与动平台D固定连接；第三支链和第一支链结构完全相同并分别布置在静平台J相对应的两边；第二支链包括有能够沿水平方向移动的第一移动滑块3、连杆L21、连杆L22和连杆L23，第一移动滑块3通过轴沿y方向的第一转动副4和连杆L21相连，连杆L21和连杆L22通过第二转动副5相连，连杆L22和连杆L23通过第三转动副6相连，连杆L23的另一端通过轴沿x方向的第四转动副7与动平台D相连；第四支链包括有能够沿垂直方向移动的第二移动滑块10、第二平行四边形球铰结构11和连杆L41，第二平行四边形球铰结构11一端与第二移动滑块10固定连接，另一端与连杆L41固定连接，连杆L41的另一端通过轴沿x方向的第五转动副12与动平台D相连；连杆L23和连杆L41与动平台D共面；第一支链的第一转动副4、第二转动副5和第三转动副6的转动轴线互相平行。第二支链的第一滑块3始终沿水平方向滑动；第四支链的第二滑块10始终沿垂直方向滑动；第一支链、第三支链和第四支链中的平行四边形球铰结构上下两边连杆和左右两边连杆保持平行，四个连杆始终在同一平面内。
所述的第四转动副7的轴线与第五转动副12的轴线在动平台平面内保持同轴或平行。
一种四自由度的并联机构，本装置包括有静平台J、动平台D和布置在静平台J四周的四条运动支链，其中：第一支链包括有连杆L11和第一平行四边形球铰结构2，连杆L11的一端通过轴沿x方向的第六转动副1与静平台J相连，另一端与第一平行四边形球铰结构2固定连接，第一平行四边形球铰结构2的另一端与动平台D固定连接；第三支链、第四支链和第一支链结构完全相同；第二支链包括有能够沿水平方向移动的第一移动滑块3、连杆L21、连杆L22和连杆L23，第一移动滑块3通过轴沿y方向的第一转动副4和连杆L21相连，连杆L21和连杆L22通过第二转动副5相连，连杆L22和连杆L23通过第三转动副6相连，连杆L23通过轴沿x方向的第四转动副7和动平台D相连；第一转动副4、第二转动副5和第三转动副6的转动轴线互相平行；第二支链的第一滑块3始终沿水平方向滑动；第四支链的第二滑块10始终沿垂直方向滑动；第一支链、第三支链和第四支链中的平行四边形球铰结构上下两边连杆和左右两边连杆保持平行，四个连杆始终在同一平面内。
所述的第一移动滑块3在静平台J所在的平面内或与静平台J所在的平面相平行的平面内滑动。
所述的第一支链和第三支链对称分布在静平台J的两边，也可以分布在两个平行平面。
本发明的工作原理如下所述：第一支链和第三支链中与静平台J相连的转动副上安装电动机或其它驱动器，以及第二支链中的移动副(即第一移动滑块3)和第四支链中的移动副(即第二移动滑块10)作为主动副。锁定第二支链和第四支链的主动副，通过第一支链和第三支链的转动副驱动配合可以实现动平台的转动；锁定第四支链的移动副，第一支链、第二支链和第三支链中主动副的驱动，伴随第四支链中平行四边形球铰结构的平动可以实现动平台沿y轴向移动；锁定第一支链、第二支链和第三支链中的主动副，通过第四支链主动副的驱动实现动平台沿x轴向移动；锁定第二支链的移动副，第一支链、第三支链和第四支链中驱动副实现动平台沿z轴向移动。该机构如应用与工业机器人，可以在动平台上可以安装机械手，实现高速拾放和翻转动作；如应用与并联机床，可以在动平台安装上刀具，通过运动控制完成钻削、切削等工作任务。
本发明的突出优点是：此机构结构简单易装配、无支链干涉现象，作业工作空间大。机构的位置逆解易求，便于控制。并且机构在所能运动的方向上基本都能达到较高的加速度。
附图说明
图1是FOUR机构；
图2是FOUR机构的结构简图；
图3是FOUR机构第二种形式的结构简图；
图4是FOUR机构的FOUR机构的第二支链的结构简图；
图5是FOUR机构的第一支链和第三支链的结构简图；
图6是FOUR机构的第四支链结构简图；
图7是平行四边形球铰结构简图；
图中：J、静平台，D、动平台，L11、第一支链中的第一个连杆，L21、第二支链中的第一个连杆，L22、第二支链中的第二个连杆，L23、第二支链中的第三个连杆，L31、第三支链中的第一个连杆，L41、第四支链中与动平台连接的连杆，1、第六转动副，2、第一平行四边形球铰结构，3、第一移动滑块，4、第一转动副，5、第二转动副，6、第三转动副，7、第四转动副，8-第三支链中的转动副，9、第三支链中的平行四边形球铰结构，10、第二移动滑块，11、第二平行四边形球铰结构，12、第五转动副。
具体实施方式
下面结合附图1～图7详细说明本实施例：
实施例一：
结合图1、图2、图4～7说明本实施例，本实施例包括有静平台J、动平台D和四条支链组成。第一支链的结构如图5所示，包括有连杆L11和第一平行四边形球铰结构2，连杆L11的一端以轴沿x方向的第六转动副1与静平台J相连，另一端固结与第二平行四边形球铰结构2，而第二平行四边形球铰结构2的另一端固结与动平台D。第三支链和第一支链有相同的结构。第二支链的结构如图4所示包括有水平方向移动的第一移动滑块3、连杆L21、连杆L22和连杆L23。静平台J上水平方向的移动滑块3通过轴沿y方向的第一转动副4和连杆L21相连，连杆L21、连杆L22和连杆L22、连杆L23之间分别以同方向的第二转动副5、第三转动副6相连。连杆L23和动平台通过轴沿x方向的第四转动副7相连。第四支链的结构如图6所示，包括有沿垂直方向移动的第二滑块10、第二平行四边形球铰结构11和连杆L41。第二平行四边形球铰结构11的一端固结与垂直方向的移动滑块11，另一端固结上连杆L41，连杆L41的另一端通过轴沿x方向的第五转动副12与动平台D相连。
本实施例中，连杆L23和连杆L41保持与动平台D共面，处于同轴或平行的位置关系。第一支链的第一转动副4、第二转动副5、第三转动副6的转动轴线都保持平行。第二支链的第一滑块3始终沿水平方向滑动；第四支链的第二滑块10始终沿垂直方向滑动。第一支链、第三支链和第四支链中的平行四边形球铰结构上下两边连杆和左右两边连杆保持平行，四个连杆始终在同一平面内。第二支链的末端与动平台连接的第四转动副7的轴线与第四支链末端与动平台连接的第五转动副12的轴线在动平台平面内保持同轴或平行。移动副，即第一滑块3移动方向和静平台J保持在同一平面内或平行于静平台J。第一支链和第三支链分布在静平台J的两边，可以是保持对称位置关系或是分布在两个平行平面。
实施例二：
本实施例的结构与实施例一完全相同，不同之处仅在于：本实施例中的第四支链的结构与第一支链、第三支链的结构完全相同，即用一转动幅和一连杆代替实施例一中的移动幅(第二移动滑块10)，如图3所示，连杆L42的一端通过沿沿y方向的转动幅与静平台J相连，另一端固结于平行四边形球铰结构，平行四边形球铰结构的另一端固结于连杆L41，连杆L41的另一端通过轴沿x方向的第五转动副与动平台D相连。

Claims (5)

1. FOUR机构，其特征在于：包括有静平台(J)、动平台(D)和布置在静平台(J)四周的四条支链，其中：第一支链包括有连杆L11和第一平行四边形球铰结构(2)，连杆L11的一端通过轴沿x方向的第六转动副(1)与静平台(J)相连，另一端与第一平行四边形球铰结构(2)固定连接，第一平行四边形球铰结构(2)的另一端与动平台(D)固定连接；第三支链和第一支链结构完全相同并分别布置在静平台(J)相对应的两边；第二支链包括有能够沿水平方向移动的第一移动滑块(3)、连杆L21、连杆L22和连杆L23，第一移动滑块(3)通过轴沿y方向的第一转动副(4)和连杆L21相连，连杆L21和连杆L22通过第二转动副(5)相连，连杆L22和连杆L23通过第三转动副(6)相连，连杆L23的另一端通过轴沿x方向的第四转动副(7)与动平台(D)相连；第四支链包括有能够沿垂直方向移动的第二移动滑块(10)、第二平行四边形球铰结构(11)和连杆L41，第二平行四边形球铰结构(11)一端与第二移动滑块(10)固定连接，另一端与连杆L41固定连接，连杆L41的另一端通过轴沿x方向的第五转动副(12)与动平台(D)相连；连杆L23和连杆L41与动平台(D)共面；第一支链的第一转动副(4)、第二转动副(5)和第三转动副(6)的转动轴线互相平行。
2. 根据权利要求1所述的FOUR机构，其特征在于：所述的第四转动副(7)的轴线与第五转动副(12)的轴线在动平台平面内保持同轴或平行。
3. FOUR机构，其特征在于：包括有静平台(J)、动平台(D)和布置在静平台(J)四周的运动支链，其中：第一支链包括有连杆L11和第一平行四边形球铰结构(2)，连杆L11的一端通过轴沿x方向的第六转动副(1)与静平台(J)相连，另一端与第一平行四边形球铰结构(2)固定连接，第一平行四边形球铰结构(2)的另一端与动平台(D)固定连接；第三支链、第四支链和第一支链结构完全相同；第二支链包括有能够沿水平方向移动的第一移动滑块(3)、连杆L21、连杆L22和连杆L23，第一移动滑块(3)通过轴沿y方向的第一转动副(4)和连杆L21相连，连杆L21和连杆L22通过第二转动副(5)相连，连杆L22和连杆L23通过第三转动副(6)相连，连杆L23通过轴沿x方向的第四转动副(7)和动平台(D)相连；第一转动副(4)、第二转动副(5)和第三转动副(6)的转动轴线互相平行。
4. 根据权利要求1或权利要求3所述的FOUR机构机构，其特征在于：所述的第一移动滑块(3)在静平台(J)所在的平面内或与静平台J所在的平面相平行的平面内滑动。
5. 根据权利要求1或权利要求3所述的FOUR机构机构，其特征在于：所述的第一支链和第三支链对称分布在静平台(J)的两边。
CN200810102877A 2008-03-28 2008-03-28 一种四自由度并联机构 Expired - Fee Related CN100586666C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810102877A CN100586666C (zh) 2008-03-28 2008-03-28 一种四自由度并联机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810102877A CN100586666C (zh) 2008-03-28 2008-03-28 一种四自由度并联机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101249654A true CN101249654A (zh) 2008-08-27
CN100586666C CN100586666C (zh) 2010-02-03

Family

ID=39953336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810102877A Expired - Fee Related CN100586666C (zh) 2008-03-28 2008-03-28 一种四自由度并联机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100586666C (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102029615A (zh) * 2009-09-29 2011-04-27 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 并联机构及其平移支链
CN101708611B (zh) * 2009-11-09 2011-07-27 天津大学 一种具有三维平动一维转动的并联机构
CN103052475A (zh) * 2010-08-02 2013-04-17 株式会社安川电机 并行机构
CN104626121A (zh) * 2015-01-20 2015-05-20 江南大学 一种(2r)&1t1r四自由度解耦混联机构
CN104647358A (zh) * 2015-01-20 2015-05-27 江南大学 一种(3t)&1r四自由度完全解耦混联机构
CN104690716A (zh) * 2015-01-21 2015-06-10 江南大学 一种(2t1r)&1r四自由度解耦混联机构
CN105563461A (zh) * 2014-11-07 2016-05-11 江南大学 一种(2t1r)&(1t1r)五自由度解耦混联机构
CN105729137A (zh) * 2016-03-31 2016-07-06 苏州亚思科精密数控有限公司 一种小型钻床工作台
CN106272348A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 上海交通大学 具有三移二转五自由度的混联分拣机构
CN107363814A (zh) * 2017-08-21 2017-11-21 安徽工程大学 单输入多自由度并联变胞平台
CN107856031A (zh) * 2017-11-07 2018-03-30 广西大学 一种空间变胞机构式码垛机器人机构
CN107932477A (zh) * 2017-11-07 2018-04-20 广西大学 一种空间全自由度变胞机构式码垛机器人机构
CN109476013A (zh) * 2016-07-08 2019-03-15 索尼公司 并联连杆装置、工业机器人和触觉演示装置
CN112758562A (zh) * 2020-12-29 2021-05-07 田文辉 一种智能环保机器人及其使用方法
CN113146587A (zh) * 2021-01-12 2021-07-23 山东理工大学 一种含双平行四边形的单层单段导轨式平面机器人

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1125693A1 (de) * 2000-02-14 2001-08-22 FESTO AG & Co Parallelkinematisches System
US7905765B2 (en) * 2005-11-24 2011-03-15 Jtekt Corporation Parallel mechanism, calibration method for use in the same, and machine tool including the same
CN100393484C (zh) * 2006-06-09 2008-06-11 北京工业大学 三平移一转动并联机构
CN1954975A (zh) * 2006-10-11 2007-05-02 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一类rupu运动链及其组成或衍生的并联机器人机构
CN201168960Y (zh) * 2008-03-28 2008-12-24 北京工业大学 一种四自由度并联机构

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102029615B (zh) * 2009-09-29 2013-06-05 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 并联机构及其平移支链
CN102029615A (zh) * 2009-09-29 2011-04-27 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 并联机构及其平移支链
CN101708611B (zh) * 2009-11-09 2011-07-27 天津大学 一种具有三维平动一维转动的并联机构
CN103052475A (zh) * 2010-08-02 2013-04-17 株式会社安川电机 并行机构
CN105563461A (zh) * 2014-11-07 2016-05-11 江南大学 一种(2t1r)&(1t1r)五自由度解耦混联机构
CN104626121A (zh) * 2015-01-20 2015-05-20 江南大学 一种(2r)&1t1r四自由度解耦混联机构
CN104647358A (zh) * 2015-01-20 2015-05-27 江南大学 一种(3t)&1r四自由度完全解耦混联机构
CN104690716A (zh) * 2015-01-21 2015-06-10 江南大学 一种(2t1r)&1r四自由度解耦混联机构
CN105729137A (zh) * 2016-03-31 2016-07-06 苏州亚思科精密数控有限公司 一种小型钻床工作台
CN109476013B (zh) * 2016-07-08 2022-09-09 索尼公司 并联连杆装置、工业机器人和触觉演示装置
US11230018B2 (en) 2016-07-08 2022-01-25 Sony Corporation Parallel link device, industrial robot, and haptic presentation device
CN109476013A (zh) * 2016-07-08 2019-03-15 索尼公司 并联连杆装置、工业机器人和触觉演示装置
CN106272348A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 上海交通大学 具有三移二转五自由度的混联分拣机构
CN106272348B (zh) * 2016-08-31 2019-05-28 上海交通大学 具有三移二转五自由度的混联分拣机构
CN107363814A (zh) * 2017-08-21 2017-11-21 安徽工程大学 单输入多自由度并联变胞平台
CN107363814B (zh) * 2017-08-21 2023-08-25 安徽工程大学 单输入多自由度并联变胞平台
CN107932477A (zh) * 2017-11-07 2018-04-20 广西大学 一种空间全自由度变胞机构式码垛机器人机构
CN107856031A (zh) * 2017-11-07 2018-03-30 广西大学 一种空间变胞机构式码垛机器人机构
CN112758562A (zh) * 2020-12-29 2021-05-07 田文辉 一种智能环保机器人及其使用方法
CN113146587A (zh) * 2021-01-12 2021-07-23 山东理工大学 一种含双平行四边形的单层单段导轨式平面机器人
CN113146587B (zh) * 2021-01-12 2022-03-25 山东理工大学 一种含双平行四边形的单层单段导轨式平面机器人

Also Published As

Publication number Publication date
CN100586666C (zh) 2010-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100586666C (zh) 一种四自由度并联机构
CN201168960Y (zh) 一种四自由度并联机构
CN100393484C (zh) 三平移一转动并联机构
CN101161428B (zh) 带约束支链的平面并联机构及其拓展机械手装置
CN104526687A (zh) 一种三移一转四自由度解耦并联机构
CN109877813B (zh) 一种大转角2t2r四自由度并联机构
CN103753355A (zh) 一种可实现五面加工的多轴联动装置
CN108638031B (zh) 具有2t1r和3t两种运动模式的并联机构
CN201881377U (zh) 空间可控五自由度十二杆焊接机器人机构
CN114227648B (zh) 一种高刚度五自由度并联驱动机器人
CN104440867A (zh) 一种八自由度可移动式码垛机器人
CN110026967A (zh) 一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构
CN104552280A (zh) 一种两移两转四自由度解耦并联机构
CN107932482B (zh) 一种可实现三维转动和两维移动运动的五自由度并联机构
CN206230517U (zh) 无耦合三自由度空间移动并联机构及使用该机构的雕刻机
CN102601791A (zh) 一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人
CN210161139U (zh) 一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构
CN202224845U (zh) 三维五轴数控激光切割机
CN109079761B (zh) 一种含闭环支链的两转一移的并联机器人
CN102357881A (zh) 一种含5r闭环子链的三维平动一维转动并联机构
CN103273482A (zh) 一种主从支链分离式的二平动并联机器人
CN102514001A (zh) 一种空间八活动度焊接机器人机构
CN202174350U (zh) 少自由度并联五轴数控激光切割机
CN110355740B (zh) 具有1r1t和3t两种运动模式的并联机构
CN102303186B (zh) 一种少自由度并联五轴数控激光切割机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100203

Termination date: 20100328