CN101905458A - 一种三平动空间并联机器人机构 - Google Patents

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一种三平动空间并联机器人机构，涉及机器人和先进制造技术领域，特别涉及一种实现空间三平动的空间三自由度并联机器人机构。该机构由运动平台、固定平台和联接上述两平台的三条支链组成，其中两条支链分别由运动平台到固定平台分别由转动铰、虎克铰、转动铰，以及它们之间的连杆组成，另一条支链自上而下分别由转动铰、球铰链、转动铰，以及它们之间的连杆组成。本发明的机构其工作平台可实现笛卡尔坐标系下的三维平动的运动输出；该机构关节少，运动副自由度总数只有13个，使得它可以有效的改善并联机构因运动副自由度过多而导致的容易发生挠曲和扭转变形的问题。由于机构的三个驱动副(转动铰)直接与固定平台相接，由此大大减少了机构的运动惯性，从而可以实现机构的高速运动。

Description

一种三平动空间并联机器人机构
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机器人和先进制造技术领域，特别涉及一种实现空间三平动的空间三 自由度并联机器人机构。
【背景技术】
[0002] 并联机构是一组有两个或两个以上的分支机构并联而成的机构。它的特点是所有 分支机构可同时接受驱动器输入，而最终共同给出输出，在机构学上属于多路闭环机械系 统。以并联机构作为传动进给机构的数控机床、机器人操作机以及由此组成的制造单元统 称为并联构型装备，是近年来发展起来的一种有着广阔应用前景的新型制造装备。并联机 器人机构广泛应用于大型模拟设备、机器人、数控机床、传感器、微操作器、雕刻机和测量机 等技术领域。Stewart平台是一种典型的并联机器人机构，该机构具有6个自由度，首次用 于并联机器人和数控机床被认为是二十世纪以来机床结构的一次革命，在这以后发明了多 种6自由度并联机构。
[0003] 由于结构的限制，6自由度并联机构有许多技术问题没能很好解决，如运动耦合性 强、运动学正解复杂、工作空间小、传动特性差等。少自由度并联机器人机构在工业生产中 具有广阔的应用前景，不少学者研究了多种该类型的机构，如Delta机构、Star Like机构 等。中国学者在少自由度并联机器人机构的研究方面也取得了大量的研究成果（如专利申 请号：01108297. 6 ；01113519. 0 ；03113354. 1 ；200410018623. 8 ；200510037951. 7 等）。
[0004] 目前3平动并联机构机器人机构作为拾取机构具有广阔的应用前景，为克服并联 结构形式的定位部件存在杆件多、运动副多、执行部分的惯性大而导致机构运行速度不高 这一问题，需要创造出满足运动形式要求且运动副少、运行速度高的新机型。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种结构简单、运动副数目少、成本较低、实现三平动的空间 并联机器人机构。
[0006] 本发明为解决上述问题所采用的方案是设计一种利用较少运动副实现三平动的 空间并联机器人机构。该机构由运动平台1、固定平台2和联接上述两平台的三条支链 AlBl，A2B2, A3B3组成；其中支链AlBl，A2B2自上而下分别由转动铰R12，R22、虎克铰Tl， T2，转动铰Rll，R21以及它们之间的连杆Lll，L12，L21，L22组成；支链3自上而下分别由 转动铰R32，球铰链Si、转动铰R31以及它们之间的连杆L31，L32组成；其中：
[0007] 所说的连杆L12，L22，L32分别通过转动铰R12，R22，R32与运动平台1相联接，且 转动铰R12的轴线与Al，A2的连线垂直，转动铰R22的轴线与Al，A2的连线垂直，转动铰 R32的轴线与Al，A2的连线平行；
[0008] 所说的连杆L11，L21，L31分别通过转动铰Rll，R21，R31与固定平台2相联接，且 转动铰Rll的轴线与Bi，B2的连线垂直，转动铰R21的轴线与Bi，B2的连线垂直，转动铰 R31的轴线与Bi，B2的连线平行。[0009] 所说的虎克铰T1，T2，以及球铰链Sl的中的一个轴线与转动铰R11，R21，R31的轴 线分别平行；所说的转动铰Rll，R21，R31为机构的驱动铰。
[0010] 所说的运动平台1与固定平台2为相似三角形，且为等腰直角三角形，并满足： A1A3 丄 A2A3 ；B1B3 丄 B2B3。
[0011] 本发明的有益效果是：
[0012] 1、机构工作平台可实现三平动形式的运动输出。
[0013] 2、机构简单、机构关节少，运动副自由度总数只有13个。
[0014] 3、机构的驱动副完全放置于固定平台之上，大大减少了机构整体的运动惯性，从 而可以实现机构的高速运动。
[0015] 4、可以有效的改善并联机构因运动副自由度过多而导致的容易发生挠曲和扭转 变形的问题。
[0016] 5、通过在运动平台上串接一个夹持工具，由此可应用于高速拾取的场合。 【附图说明】
[0017] 图1是本发明的过约束三自由度并联机器人机构示意图。
[0018] 以下结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
【具体实施方式】
[0019] 利用较少运动副实现一平动两转动的空间并联机器人机构，且该机构的驱动部分 完全放置于固定平台，大大减少了机构整体的运动惯性。该机构由运动平台1、固定平台2 和联接上述两平台的三条支链AlBl，A2B2, A3B3组成；其中支链AlBl，A2B2自上而下分别 由转动铰R12，R22、虎克铰Tl，T2，转动铰Rl 1，R21以及它们之间的连杆Ll 1，L12，L21，L22 组成；支链3自上而下分别由转动铰R32，球铰链Si、转动铰R31以及它们之间的连杆L31， L32组成；其中：
[0020] 所说的连杆L12，L22，L32分别通过转动铰R12，R22，R32与运动平台1相联接，且 转动铰R12的轴线与Al，A2的连线垂直，转动铰R22的轴线与Al，A2的连线垂直，转动铰 R32的轴线与Al，A2的连线平行；
[0021] 所说的连杆L11，L21，L31分别通过转动铰Rll，R21，R31与固定平台2相联接，且 转动铰Rll的轴线与Bi，B2的连线垂直，转动铰R21的轴线与Bi，B2的连线垂直，转动铰 R31的轴线与Bi，B2的连线平行。
[0022] 所说的虎克铰T1，T2，以及球铰链Sl的中的一个轴线与转动铰R11，R21，R31的轴 线分别平行；所说的转动铰Rll，R21，R31为机构的驱动铰。
[0023] 所说的运动平台1与固定平台2为相似三角形，且为等腰直角三角形，并满足：
[0024] A1A3 丄 A2A3 ；B1B3 丄 B2B3。
[0025] 如图1所示，与固定平台相连的转动铰为R11，R21，R31为驱动副，通过电机旋转来 驱动。当各驱动副在控制下运动不同的角度时，其余各转动副、虎克铰、球铰链则在连杆和 运动平台的拉动下，做相应的运动，从而实现运动平台在工作空间内做平动运动。

Claims (3)

  1. 一种三平动空间并联机器人机构，其特征在于该机构由运动平台1、固定平台2和联接上述两平台的三条支链A1B1，A2B2，A3B3组成；其中支链A1B1，A2B2自上而下分别由转动铰R12，R22、虎克铰T1，T2，转动铰R11，R21以及它们之间的连杆L11，L12，L21，L22组成；支链3自上而下分别由转动铰R32，球铰链S1、转动铰R31以及它们之间的连杆L31，L32组成；其中：所说的连杆L12，L22，L32分别通过转动铰R12，R22，R32与运动平台1相联接，且转动铰R12的轴线与A1，A2的连线垂直，转动铰R22的轴线与A1，A2的连线垂直，转动铰R32的轴线与A1，A2的连线平行；所说的连杆L11，L21，L31分别通过转动铰R11，R21，R31与固定平台2相联接，且转动铰R11的轴线与B1，B2的连线垂直，转动铰R21的轴线与B1，B2的连线垂直，转动铰R31的轴线与B1，B2的连线平行。
  2. 2.如权利要求1所述的三平动空间并联机器人机构，其特征在于，所说的虎克铰Tl， T2，以及球铰链Sl的中的一个轴线与转动铰R11，R21，R31的轴线分别平行；所说的转动铰 Rll，R21，R31为机构的驱动铰。
  3. 3.如权利要求1所述的三平动空间并联机器人机构，其特征在于，所说的运动平台1与 固定平台2为相似三角形，且为等腰直角三角形，并满足：A1A3丄A2A3 ；B1B3丄B2B3。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102166754A (zh) * 2011-03-16 2011-08-31 安徽理工大学 一种两自由度机器人肩关节机构
CN102179811A (zh) * 2011-06-13 2011-09-14 天津理工大学 一种混合输入的空间三自由度并联机构
CN102248531A (zh) * 2011-06-13 2011-11-23 天津理工大学 一种三腿六自由度并联机构
CN102248532A (zh) * 2011-06-13 2011-11-23 天津理工大学 一种空间三自由度并联机器人机构
CN102501243A (zh) * 2011-10-30 2012-06-20 燕山大学 一种一转动两移动解耦并联机器人机构
CN103481278A (zh) * 2013-10-11 2014-01-01 天津理工大学 一种三平动空间并联机器人机构
CN104440881A (zh) * 2014-11-21 2015-03-25 广西智通节能环保科技有限公司 一种双平台机构
CN104440880A (zh) * 2014-11-21 2015-03-25 广西智通节能环保科技有限公司 一种2cpr＆ppr空间并联机器人机构
CN104867381A (zh) * 2014-12-23 2015-08-26 谌桂生 动态形变几何机构
CN106861981A (zh) * 2017-02-06 2017-06-20 中国民航大学 一种绳索驱动飞机喷漆运动平台
CN110174069A (zh) * 2019-05-30 2019-08-27 南方科技大学 适用于非结构化环境的机器人网络结构及传感系统
CN110174070A (zh) * 2019-05-30 2019-08-27 南方科技大学 适用于非结构化环境的机器人网络结构及传感系统
CN110174071A (zh) * 2019-05-30 2019-08-27 南方科技大学 适用于非结构化环境的机器人网络结构及传感系统
CN111759677A (zh) * 2020-08-06 2020-10-13 马鞍山学院 一种腿部关节康复混联机器人

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5279176A (en) * 1992-07-20 1994-01-18 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Six-degree-of-freedom parallel "minimanipulator" with three inextensible limbs
JP2002295623A (ja) * 2001-04-02 2002-10-09 Yaskawa Electric Corp パラレルリンクロボット
CN1417003A (zh) * 2002-12-04 2003-05-14 北方交通大学 一种三自由度转动平台并联机器人机构
CN1769004A (zh) * 2005-11-23 2006-05-10 天津理工大学 三维平动并联机器人机构
CN101704242A (zh) * 2009-11-19 2010-05-12 天津理工大学 2-prt&prs三自由度空间并联机器人机构
CN101722511A (zh) * 2009-11-19 2010-06-09 天津理工大学 一种全解耦三自由度空间并联机器人机构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5279176A (en) * 1992-07-20 1994-01-18 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Six-degree-of-freedom parallel "minimanipulator" with three inextensible limbs
JP2002295623A (ja) * 2001-04-02 2002-10-09 Yaskawa Electric Corp パラレルリンクロボット
CN1417003A (zh) * 2002-12-04 2003-05-14 北方交通大学 一种三自由度转动平台并联机器人机构
CN1769004A (zh) * 2005-11-23 2006-05-10 天津理工大学 三维平动并联机器人机构
CN101704242A (zh) * 2009-11-19 2010-05-12 天津理工大学 2-prt&prs三自由度空间并联机器人机构
CN101722511A (zh) * 2009-11-19 2010-06-09 天津理工大学 一种全解耦三自由度空间并联机器人机构

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102166754A (zh) * 2011-03-16 2011-08-31 安徽理工大学 一种两自由度机器人肩关节机构
CN102179811A (zh) * 2011-06-13 2011-09-14 天津理工大学 一种混合输入的空间三自由度并联机构
CN102248531A (zh) * 2011-06-13 2011-11-23 天津理工大学 一种三腿六自由度并联机构
CN102248532A (zh) * 2011-06-13 2011-11-23 天津理工大学 一种空间三自由度并联机器人机构
CN102501243A (zh) * 2011-10-30 2012-06-20 燕山大学 一种一转动两移动解耦并联机器人机构
CN102501243B (zh) * 2011-10-30 2014-07-23 燕山大学 一种一转动两移动解耦并联机器人机构
CN103481278A (zh) * 2013-10-11 2014-01-01 天津理工大学 一种三平动空间并联机器人机构
CN104440881A (zh) * 2014-11-21 2015-03-25 广西智通节能环保科技有限公司 一种双平台机构
CN104440880A (zh) * 2014-11-21 2015-03-25 广西智通节能环保科技有限公司 一种2cpr＆ppr空间并联机器人机构
CN104867381A (zh) * 2014-12-23 2015-08-26 谌桂生 动态形变几何机构
CN104867381B (zh) * 2014-12-23 2018-08-28 北京功顺达仿生机械有限公司 动态形变几何机构
CN106861981A (zh) * 2017-02-06 2017-06-20 中国民航大学 一种绳索驱动飞机喷漆运动平台
CN110174069A (zh) * 2019-05-30 2019-08-27 南方科技大学 适用于非结构化环境的机器人网络结构及传感系统
CN110174070A (zh) * 2019-05-30 2019-08-27 南方科技大学 适用于非结构化环境的机器人网络结构及传感系统
CN110174071A (zh) * 2019-05-30 2019-08-27 南方科技大学 适用于非结构化环境的机器人网络结构及传感系统
WO2020238336A1 (zh) * 2019-05-30 2020-12-03 南方科技大学 适用于非结构化环境的机器人网络结构及传感系统
CN111759677A (zh) * 2020-08-06 2020-10-13 马鞍山学院 一种腿部关节康复混联机器人

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