CN101791798A - 一组两自由度转动解耦并联机器人机构 - Google Patents

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Abstract

本项发明属于并联机器人领域，其结构是动平台通过两个分支和定平台连接，并且两个分支中与基座相连的虎克铰的一个轴线必须相互重合。本发明具有结构简单、动平台的两个转动完全解耦，易于控制、运动质量低、动态性能好。可广泛用于望远镜、照相机、太阳能面板、变位机、导弹发射架，雷达跟踪，火炮等瞄准设备。

Description

一组两自由度转动解耦并联机器人机构
技术领域
本发明属于并联机器人领域，特别涉及一组两自由度转动解耦并联机器人机构。
背景技术
并联机器人机构具有空间多自由度多环闭链，和串联机构相比，并联机构具有刚度大、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点。目前，并联机构被广泛应用于虚拟轴机床、微动操作台、各种运动模拟器、传感器等方面。
相对于串联机器人机构，并联机器人机构具有工作空间小，运动之间具有强的耦合性，控制困难等缺点。如果机构的运动能实现解耦，则其工作空间将扩大，并且控制容易，可以达到更高的运动精度，对机构的运动控制和轨迹规划都有一定意义。目前所发明的解耦机构中，两自由度转动解耦并联机构很少，如法国的GOGU综合了一类两自由度转动解耦并联机器人机构，他所综合的转动解耦机构中的运动副较多，累积误差大，动平台只能安装在一个点上，则其加工装配性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一组两自由度转动运动解耦并联机器人机构，该发明具有结构简单、动平台的转动完全解耦、易于控制、动态性能好、加工装配性好等优点。
该组两自由度转动解耦并联机器人机构，包括动平台，定平台和连接定平台和动平台的两个分支组成。其特征在于：动平台通过两个分支与定平台相连接，第一个分支通过虎克铰与动平台相连，第二个分支通过转动副与动平台相连，与动平台相连的转动副和虎克铰的一条轴线保持平行，与定平台相连的两个虎克铰的其中一条轴线保持共线。
第二个分支从动平台开始计数：第一个运动副为转动副；第二个运动副为转动副或者移动副；第三个运动副为虎克铰。如果第二个分支的第二个运动副为转动副，则该转动副的轴线与该分支与动平台相连的转动副的轴线，以及该分支与定平台相连的虎克铰的一条轴线的相互平行。
如果第二个分支的第二个运动副为移动副，则该移动副的运动方向与该分支中的转动副的轴线，以及该分支中虎克铰的一条轴线保持垂直，并且转动副的轴线与该分支中虎克铰的一条轴线保持平行。
附图说明
图1为第一种空间两自由度转动解耦并联机器人机构示意图。
图2为第二种空间两自由度转动解耦并联机器人机构示意图。
在图1、图2中，1.定平台，2.虎克铰，3.动平台，4.转动副，5.连杆，6.转动副(图1)或移动副(图2)，7.连杆，8.虎克铰。
具体实施方式
实施例1
该机构的动平台3通过2个分支和定平台1相连接(见图1)。第一个分支中仅有一个虎克铰2。第二个分支的转动副4连接动平台3和连杆5，转动副6连接连杆5和连杆7，连杆7通过虎克铰8与定平台1相连。第一个分支的虎克铰2的一条轴线和第二个分支与定平台1相连的虎克铰8的一条轴线共性，第一个分支的虎克铰2的另一条轴线和第二个分支与动平台3相连的转动副4的轴线保持平行。
实施例2
该机构的动平台3通过2个分支和定平台1相连接(见图2)。第一个分支中仅有一个虎克铰2。第二个分支的转动副4连接动平台3和连杆5，移动副6连接连杆5和连杆7，连杆7通过虎克铰8与定平台1相连，第一个分支的虎克铰2的一条轴线和第二个分支与定平台1相连的虎克铰8的一条轴线共性，第一个分支的虎克铰2的另一条轴线和第二个分支与动平台3相连的转动副4的轴线保持平行。
本发明的空间两自由度转动解耦并联机器人机构，具有很好的运动学性能、高的灵活性和较大的工作空间；其运动学正反解十分简单，动平台的两个转动完全解耦，使控制极为容易，并且节能。可广泛用于望远镜、照相机、太阳能面板、变位机、导弹发射架，雷达跟踪，火炮瞄准定位设备等。

Claims (3)

1.一组空间两自由度转动解耦并联机器人机构，包括动平台3、定平台1与连接动平台3和定平台1的分支等组成，其特征在于：动平台3通过两个分支与定平台1相连接，其中第一个分支仅有一个虎克铰2，第二个分支具有三个运动副，且与动平台3相连的运动副为转动副4，与定平台1相连的运动副为虎克铰8；与定平台1相连的两个虎克铰(2，3)的其中一条轴线保持共线，与动平台3相连的转动副4的轴线与与动平台3相连的虎克铰2的一条轴线保持平行。
2.根据权利要求1所述的并联机器人机构，其特征在于：第二个分支的中间运动副为转动副6，则该转动副6的轴线与该分支中与动平台3相连的转动副4轴线保持平行。
3.根据权利要求1所述的并联机器人机构，其特征在于：第二个分支的中间运动副为移动副6，则该移动副6的运动方向与该分支中与动平台3相连的转动副4轴线及该分支中的虎克铰8的一条轴线保持垂直。
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