CN101863022A - 一种平面极坐标两自由度并联机构 - Google Patents

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CN101863022A CN 201010198867 CN201010198867A CN101863022A CN 101863022 A CN101863022 A CN 101863022A CN 201010198867 CN201010198867 CN 201010198867 CN 201010198867 A CN201010198867 A CN 201010198867A CN 101863022 A CN101863022 A CN 101863022A
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赵明国
黄振奇
都东
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Tsinghua University
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Abstract

本发明涉及一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于：它包括一固定平台，所述固定平台两端分别固定连接一滑轨，两所述滑轨上分别设置有一由动力驱动的滑动装置，每一所述滑动装置固定连接一第一杆件，每一所述第一杆件的另一端转动连接一第二杆件，每一所述第二杆件的另一端铰接在同一运动平台的两端，所述固定平台中部铰接有一连杆，所述连杆的另一端穿设在一滑套内，所述滑套固定连接在所述运动平台的中部。本发明在闭环运动链的基础上利用导杆限制运动平台的取向，实现了运动平台在极坐标系下的两自由度运动。本发明可以广泛用于各种平面极坐标两自由度运动场合。

Description

一种平面极坐标两自由度并联机构
技术领域
本发明涉及一种机器人技术领域的两自由度并联机构，特别是关于一种平面极坐标两自由度并联机构。
背景技术
并联机构是指由多个并行运动链构成的闭环运动系统，机构具有两个以上自由度，通过并联方式驱动。并联机构具有载荷重量比大，累积误差小，精度高，易于将滑块置于基座上，减轻运动载荷，运动速度高，逆运动学求解方便等优点。近年来，由于少自由度并联机构具有结构简单，设计、制造、控制成本较低等优点，已经被用于医用外科设备、运动模拟、机械制造、自动化装配、精密加工测量、微电子制造等领域。
现在平面少自由度并联机构已经有比较多的选择，比如：专利号为：CN200310112572.0的发明专利，公开了一种二自由度平面并联机器人机构，其可以实现运动平台在平面内实现水平和竖直方向的平移运动。但是在一些需要极坐标操作的场合，上述机构的应用存在一些限制：比如：1、需要在运动平台的运动上加入旋转才能转换成极坐标下的运动，增加了系统的复杂度，减低了精度；2、工作空间利用率低等等。而在现有技术中，基于极坐标的平面少自由度并联机构还不多。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种易于实现平面内的两自由度高速、高精度运动，且该运动易于通过固定平台上的极坐标系表示的平面极坐标两自由度并联机构。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于：它包括一固定平台，所述固定平台两端分别固定连接一滑轨，两所述滑轨上分别设置有一由动力驱动的滑动装置，每一所述滑动装置固定连接一第一杆件，每一所述第一杆件的另一端转动连接一第二杆件，每一所述第二杆件的另一端铰接在同一运动平台的两端，所述固定平台中部铰接有一连杆，所述连杆的另一端穿设在一滑套内，所述滑套固定连接在所述运动平台的中部。
设置在所述固定平台上的滑轨为与所述固定平台呈垂直或倾斜的一滑道，所述滑动装置为一滑块，所述滑块设置在所述滑道内。
设置在所述固定平台两端的滑轨为两延长杆，所述滑动装置为一滑套，所述滑套穿设在所述延长杆上。
每一所述第一杆件与所述第二杆件通过铰链连接。
每一所述第一杆件的底部固定连接一杆件滑套，每一所述杆件滑套穿设在一所述第二杆件上。
对应设置的两所述第一根杆件的长度相同或相异。
对应设置的两所述第二根杆件的长度相同或相异。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在闭环运动链的基础上利用连杆限制运动平台的取向，因此可以实现在极坐标系下的两自由度运动。2、本发明由于将滑轨设置在固定平台上，而运动平台质量较小，因此运动精度高，速度快，载荷重量比大，累积误差小。3、本发明由于采用杆件作为运动部件，因此结构简单，成本低。4、本发明在与滑道平行的方向上具有很大的运动空间。本发明可以广泛用于各种平面极坐标两自由度运动场合。
附图说明
图1是本发明结构示意图
图2是本发明实施例2结构示意图
图3是本发明实施例3结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。
实施例1：
如图1所示，本发明包括一固定平台1，固定平台1两端分别呈垂直方向固定连接一滑道2，在两滑道2内分别设置有一滑块3，两滑块3由直线电机或气缸或液压缸作为驱动装置(图中未示出)。两滑块3分别固定连接在一第一杆件4的一端，两第一杆件4的另一端分别固定连接一杆件滑套5，两杆件滑套5内分别穿设一第二杆件6，两第二杆件6的另一端分别通过一铰链7连接在同一运动平台8的两端。在固定平台1中部铰接有一连杆9，在运动平台8中部固定连接一滑套10，连杆9的另一端穿设在滑套10内，进而组成一个平面极坐标两自由度并联机构的闭环运动链。
本实施例操作时，具有相同或不同速度的驱动装置，分别驱动两滑块3在两滑道2内做上、下滑动，两第一杆件4随两滑块3一起上、下运动，两第二杆件6在随两第一杆件4上、下移动的同时，沿着杆件滑套5的轴线方向左、右移动，运动平台8在两第二杆件6和连杆9的共同作用下，随连杆9摆动的同时沿着连杆9轴线上、下移动，即运动平台8输出平面极坐标运动。
实施例2：
如图2所示，本实施例与实施例1不同之处是连接在固定平台1两端的滑道2与固定平台1呈倾斜角度设置，倾斜角度可以根据需要设置；且两第一杆件与两第二杆件6都是通过铰链11进行连接的，而不是采用杆件滑套5连接。
本实施例运动过程中，由于固定平台1两端的滑道2与固定平台1呈倾斜角度设置，两第一杆件与两第二杆件使用铰链11连接，因此两第一杆件4随两滑块3沿倾斜的滑道2移动，每一第二杆件6在随第一杆件4倾斜移动的同时，相对于第一杆件4转动，运动平台8在两第二杆件6和连杆9的共同作用下，随连杆9摆动的同时沿着连杆9轴线上、下移动，即运动平台8输出平面极坐标运动。
实施例3：
如图3所示，本实施例与实施例2的不同之处是固定平台1两端分别设置了一延长杆12，两第一杆件4的端部分别固定连接一固定平台滑套13，每一固定平台滑套13穿设在一延长杆12上，且原来连接滑块3的驱动装置(图中未示出)改为连接两固定平台滑套13。
本实施例运动过程中，由于两固定平台滑套13是沿两延长杆12水平方向移动，因此两第一杆件4只进行水平方向移动，每一第二杆件6在随第一杆件4水平移动的同时相对于第一杆件4转动，运动平台8在两第二杆件6和连杆9的共同作用下，随连杆9摆动的同时沿着连杆9轴线上、下移动，即运动平台8输出平面极坐标运动。
上述各实施例中，对应设置的两第一杆件4的长度可以相同，也可以不同，同样两第二杆件4的长度也可以相同或不同。另外上述三个实施例中的各种不同结构的设置是可以互换使用的。比如实施例1中的杆件滑套5结构也可以使用在实施例2和实施例3中。又比如实施例2和实施例3中的铰链11也可以使用在实施例1中。凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于：它包括一固定平台，所述固定平台两端分别固定连接一滑轨，两所述滑轨上分别设置有一由动力驱动的滑动装置，每一所述滑动装置固定连接一第一杆件，每一所述第一杆件的另一端转动连接一第二杆件，每一所述第二杆件的另一端铰接在同一运动平台的两端，所述固定平台中部铰接有一连杆，所述连杆的另一端穿设在一滑套内，所述滑套固定连接在所述运动平台的中部。
2.如权利要求1所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于：设置在所述固定平台上的滑轨为与所述固定平台呈垂直或倾斜的一滑道，所述滑动装置为一滑块，所述滑块设置在所述滑道内。
3.如权利要求1所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于：设置在所述固定平台两端的滑轨为两延长杆，所述滑动装置为一滑套，所述滑套穿设在所述延长杆上。
4.如权利要求1或2或3所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于：每一所述第一杆件与所述第二杆件通过铰链连接。
5.如权利要求1或2或3所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于：每一所述第一杆件的底部固定连接一杆件滑套，每一所述杆件滑套穿设在一所述第二杆件上。
6.如权利要求1或2或3或4或5任一项所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于：对应设置的两所述第一根杆件的长度相同或相异。
7.如权利要求1或2或3或4或4任一项所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于：对应设置的两所述第二根杆件的长度相同或相异。
8.如权利要求6所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于：对应设置的两所述第二根杆件的长度相同或相异。
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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