CN102059560B - 一种二自由度并联平台机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二自由度并联平台机构，该机构模架由金属型材料组成，具体包括：二底座，为固定不动；二底座导轨，分别固连在底座上；四个底座滑块，两两分别可移动的固定在底座导轨上；二底座T形垫块，分别固定在二底座导轨的底座滑块上；二凹槽T形垫块，分别固定在另外二底座导轨的底座滑块上；四个顶部T形垫块，三条顶部导轨，一固定座，一端固定在平台上，另一端与其中一个顶部T形垫块固连；二止推滑块，二丝杠外套，分别与止推滑块固连。本发明优点及功效在于：该机构可以实现平移和旋转的复合运动，且承载力大，运动平稳，容易控制。

Description

一种二自由度并联平台机构
技术领域
本发明涉及一种二自由度并联平台机构，具体涉及一种四点支撑的二自由度并联可旋转的大构件平台机构，该机构具有平移和旋转两个自由度，承受压力大，运动平稳，容易控制，属于汽车、航空航天、机床机械辅助设施技术领域。
背景技术
与传统的串联机构相比，并联机构具有刚度高、位置精度高、承受载荷大的优点。随着研究工作的不断深入，六自由度纯并联机构的不足和弱点逐渐暴露出来，如位置空间和姿态空间的强耦合，动平台实现的姿态能力差，无显式运动学正解，设计和控制比较复杂等。与此同时，少自由度并联机构和串、并联混合型并联机构得到发展和应用。少自由度并联机构具有使用灵活、位置分析简单和控制算法简单等特点。
目前已有的少自由度并联机构主要是三自由度机构，例如Delta三自由度移动机构、3-3R球面机构、Tsai三维移动机构等；但二自由度并联机构在文献中很少出现。安徽工业大学余晓流，刘玉旺等人提出一种非对称二自由度空间并联机器人机构，该机构具有两个旋转自由度。公开号为CN1715009中国发明专利申请，设计了一种二自由度运动解耦并联机构，该机构具有两个平移自由度。公开号为CN2511447的中国发明专利申请，设计了一种二自由度平动并联机器人机构，该机构同样具有两个平移自由度。而一转一移的二自由度并联机构更为少见，所以本发明提出一种可旋转的二自由度并联平台机构。
发明内容
本发明的目的是提出一种二自由度并联平台机构，该机构具有承载力大，运动平稳，容易控制的特点。
本发明提供的技术方案是：一种二自由度并联平台机构，该机构模架由金属型材料组成，具体包括：
二底座1，为固定不动；
二底座导轨2，分别固连在底座上；
四个底座滑块3，两两分别可移动的固定在底座导轨上；
二底座T形垫块4，分别固定在二底座导轨的底座滑块上；所述的底座T形垫块4上部圆孔内分别置有一万向节轴承11；
二凹槽T形垫块9，分别固定在另外二底座导轨的底座滑块上；使得每一条底座导轨的底座滑块上之上分别固定有一底座T形垫块和一凹槽T形垫块；所述的凹槽T形垫块9上部圆孔内分别置有一万向节轴承11；
四个顶部T形垫块5，四根连接轴7的一端分别插入每一个顶部T形垫块一端的圆孔中，与其固联；四根连接轴7的另一端分别通过万向节轴承11与底座T形垫块4和凹槽T形垫块9连接；
三条顶部导轨8，其中两条平行且与其中一个底座成90°地固定在一平台10上；另外一条顶部导轨8是与另一个底座成90°地固定在平台10上；所述的三条顶部导轨8上，设置有三个顶部滑块6可沿顶部导轨自由滑动；所述的顶部滑块6同时与其中三个顶部T形垫块5固连；
一固定座12，一端固定在平台10上，与其中一条顶部导轨8平行；另一端与其中一个顶部T形垫块5固连；
二止推滑块13，每个止推滑块的一端均固定于凹槽T形垫块9的凹槽中；
二丝杠外套14，分别与止推滑块13固连，带动与该丝杠外套相连的两丝杠15；所述的丝杠分别与二伺服电机相连。
本发明一种二自由度并联平台机构，通过连接在丝杠上的伺服电机带动丝杠转动，两对称丝杠的同速转动，实现平台平移运动；两对称丝杠的不同速转动，实现平台的旋转运动。
平移的移动是靠连接在丝杠外套上的止推滑块带动导轨上的凹槽T形垫块，凹槽T形垫块底部与底座滑块连接，底座滑块沿底座导轨滑动；凹槽T形垫块上部与连接轴连接，连接轴通过顶部T形垫块与顶部导轨的连接。整个机构通过底座滑块沿底座导轨的滑动实现平台的平移运动。
平台的转动是靠安装在底部T形垫块和凹槽T形垫块中的万向节轴承来实现的。当固定座一侧的电机停止转动，另一侧的电机开启转动时，平台会以固定座为圆心进行转动。平台转动过程中，设计顶部滑块和顶部导轨结构，顶部滑块沿顶部导轨滑动，防止因过度约束产生卡死现象，使平台能够自由转动。
当给两电机不同的速度时，平台。
本发明一种二自由度并联平台机构，其优点及功效在于：该机构可以实现平移和旋转的复合运动，且承载力大，运动平稳，容易控制。
附图说明
图1是本发明仰视视角的结构示意图。
图2是本发明俯视视角的结构示意图。
图中：1、底座，2、底座导轨，3、底座滑块，4、底座T形垫块，5、顶部T形垫块，6、顶部滑块，7、连接轴，8、顶部导轨，9、凹槽T形垫块，10、平台，11、万向节轴承，12、固定座，13、止推滑块，14、丝杠外套，15、丝杠。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明一种二自由度并联平台机构，具体结构如下：
二底座1，为固定不动；
二底座导轨2，分别固连在底座上；
四个底座滑块3，两两分别可移动的固定在底座导轨上；
二底座T形垫块4，分别固定在二底座导轨的底座滑块上；所述的底座T形垫块4上部圆孔内分别置有一万向节轴承11；
二凹槽T形垫块9，分别固定在另外二底座导轨的底座滑块上；使得每一条底座导轨的底座滑块上之上分别固定有一底座T形垫块和一凹槽T形垫块；所述的凹槽T形垫块9上部圆孔内分别置有一万向节轴承11；
四个顶部T形垫块5，四根连接轴7的一端分别插入每一个顶部T形垫块一端的圆孔中，与其固联；四根连接轴7的另一端分别通过万向节轴承11与底座T形垫块4和凹槽T形垫块9连接；
三条顶部导轨8，其中两条平行且与其中一个底座成90°地固定在一平台10上；另外一条顶部导轨8是与另一个底座成90°地固定在平台10上；所述的三条顶部导轨8上，设置有三个顶部滑块6可沿顶部导轨自由滑动；所述的顶部滑块6同时与其中三个顶部T形垫块5固连；
一固定座12，一端固定在平台10上，与其中一条顶部导轨8平行；另一端与其中一个顶部T形垫块5固连；
二止推滑块13，每个止推滑块的一端均固定于凹槽T形垫块9的凹槽中；
二丝杠外套14，分别与止推滑块13固连，带动与该丝杠外套相连的两丝杠15；所述的丝杠分别与二伺服电机相连。
平台与固定座固联，当平台旋转时，固定座起一个旋转中心的作用，与顶部T形垫块连接的连接轴可以在凹槽T形垫块和底座T形垫块中的万向节轴承中自由转动，在转动过程中，顶部T形垫块同时会在顶部导轨上滑动，防止因过度约束而卡死，从而实现平台的旋转运动。经实验测得，平台的旋转角度可达正负20度。底座滑块沿底座导轨中自由滑动，实现平台的平移运动。
为使图面清晰，以上所述固联的螺纹孔及螺钉均予省略；所述的两台电机，图中均省略未画。

Claims (1)

1.一种二自由度并联平台机构，该机构模架由金属型材料组成，其特征在于：具体包括：
二底座(1)，为固定不动；
二底座导轨(2)，分别固连在底座上；
四个底座滑块(3)，两两分别可移动的固定在底座导轨上；
二底座T形垫块(4)，分别固定在底座导轨的二底座滑块上；所述的底座T形垫块(4)上部圆孔内分别置有一万向节轴承(11)；
二凹槽T形垫块(9)，分别固定在底座导轨的另外二底座滑块(3)上；使得每一条底座导轨的底座滑块上分别固定有一底座T形垫块(4)和一凹槽T形垫块(9)；所述的凹槽T形垫块(9)上部圆孔内分别置有一万向节轴承(11)；
四个顶部T形垫块(5)，四根连接轴(7)的一端分别插入每一个顶部T形垫块一端的圆孔中，与其固联；四根连接轴(7)的另一端分别通过万向节轴承(11)与底座T形垫块(4)和凹槽T形垫块(9)连接；
三条顶部导轨(8)，其中两条平行且与其中一个底座成90°地固定在一平台(10)上；另外一条顶部导轨(8)是与另一个底座成90°地固定在平台(10)上；所述的三条顶部导轨(8)上，设置有三个顶部滑块(6)可沿顶部导轨自由滑动；所述的三个顶部滑块(6)分别与其中三个顶部T形垫块(5)固连；
一固定座(12)，一端固定在平台(10)上，与另外一条顶部导轨(8)平行；另一端与另外一个顶部T形垫块(5)固连；
二止推滑块(13)，每个止推滑块的一端均固定于凹槽T形垫块(9)的凹槽中；
二丝杠外套(14)，分别与止推滑块(13)固连，带动与该丝杠外套相连的两丝杠(15)；所述的丝杠(15)分别与二伺服电机相连。
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