CN102152317A - 仅含转动副的精确直线运动机构 - Google Patents

仅含转动副的精确直线运动机构 Download PDF

Info

Publication number
CN102152317A
CN102152317A CN 201110077493 CN201110077493A CN102152317A CN 102152317 A CN102152317 A CN 102152317A CN 201110077493 CN201110077493 CN 201110077493 CN 201110077493 A CN201110077493 A CN 201110077493A CN 102152317 A CN102152317 A CN 102152317A
Authority
CN
China
Prior art keywords
revolute
branched chain
connecting rod
fixed platform
constrained
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
CN 201110077493
Other languages
English (en)
Other versions
CN102152317B (zh
Inventor
王树新
李建民
戴建生
魏国武
张国凯
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.)
Tianjin University Asset Management Co ltd
Tianjin University
Shandong Weigao Surgical Robot Co Ltd
Original Assignee
Tianjin University
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 Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN2011100774935A priority Critical patent/CN102152317B/zh
Publication of CN102152317A publication Critical patent/CN102152317A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102152317B publication Critical patent/CN102152317B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明公开了仅含转动副的精确直线运动机构，它包括由固定平台、驱动摇杆、连杆、移动平台组成的驱动支链，驱动摇杆的一端与固定平台旋转相连，驱动摇杆的另一端与连杆的一端旋转相连，连杆的另一端与移动平台转动相连，驱动支链的各旋转副的轴线相互平行设置；约束连杆和固定平台、移动平台构成约束支链，约束连杆不少于两个并且设置在所述的固定平台和移动平台之间，相邻设置的约束连杆之间通过旋转副转动相连，最下部的约束连杆的下端通过旋转副与固定平台顶面转动相连，最上部的约束连杆的上端通过旋转副与移动平台底面转动相连，约束支链的各旋转副的轴线相互平行设置。本机构运动范围大、运动精度更高，体积更小。

Description

仅含转动副的精确直线运动机构
技术领域
本发明涉及一种仅包含连杆与旋转副的直线运动机构，它可以用作机械臂或操作手的直线运动关节。
背景技术
直线运动机构在制造装备、机器人、内燃机等领域有着非常广泛的应用。然而，现有的实现直线运动的手段大都依靠移动副约束实现，如曲柄滑块机构、凸轮机构、螺旋副机构、齿轮齿条机构等，该方式的缺点是加工制造复杂、成本高。虽然也有一些依靠连杆与旋转副实现的直线运动机构，但大部分为近似直线运动机构，如瓦特近似直线运动机构等，该类机构的缺点是运动的精度较低，对加工制造装配要求同样也较高。尽管也可以利用连杆和旋转副实现的准确直线运动机构，但都存在机构连杆约束关系复杂、各连杆对尺寸与装配形式要求苛刻，运动空间与体积比较小等缺点，因此并没有获得实际应用。这种情况下，设计一种结构简单、易于实现且仅存在旋转关节的精确直线运动机构为机器人与机构设计提供新的解决方案将具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有利用移动副实现直线运动存在制造困难、重量大等方面的不足，提供一种体积小、运动范围大、精确度高的仅含转动副的精确直线运动机构。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
仅含转动副的精确直线运动机构，它包括由固定平台、驱动摇杆、连杆、移动平台组成的驱动支链，所述的驱动摇杆的一端通过旋转副与固定平台侧壁旋转相连，驱动摇杆的另一端通过旋转副与连杆的一端旋转相连，所述的连杆的另一端通过旋转副与移动平台的侧壁转动相连，所述驱动支链的各旋转副的轴线相互平行设置；约束连杆和所述的固定平台、所述的移动平台构成约束支链，所述的约束连杆不少于两个并且设置在所述的固定平台和移动平台之间，相邻设置的约束连杆之间通过旋转副转动相连，最下部的约束连杆的下端通过旋转副与所述的固定平台顶面转动相连，最上部的约束连杆的上端通过旋转副与所述的移动平台底面转动相连，所述的约束支链的各旋转副的轴线相互平行设置，所述的驱动支链各旋转副轴线与所述的约束支链各旋转副轴线的夹角大于0°并不大于90°。
本发明的优点在于：
1)本直线运动机构仅含旋转副，与包含移动副的直线运动机构相比，具有重量轻，运动范围大，制造方便且成本低等优点；
2)与通过移动副实现的直线运动机构相比，本发明可容易实现反向驱动；
3)本发明为精确直线运动机构，与通过连杆实现的近似直线运动机构相比，运动精度更高；
4)与通过包含两组相同支链的Sarrut机构相比，本发明的机构结构更为紧凑、体积更小。
附图说明
图1为本发明仅含旋转副的精确直线运动机构示意图；
图2为图1所示的机构伸展后的示意图；
图3为图1所示的机构收缩后的示意图；
图4为本发明的仅含旋转副的精确直线运动机构的直线运动过程的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
如附图所示的本发明的仅含转动副的精确直线运动机构，它包括由固定平台1、驱动摇杆3、连杆4、移动平台2组成的驱动支链，所述的驱动摇杆3的一端通过旋转副与固定平台侧壁旋转相连，驱动摇杆3的另一端通过旋转副与连杆4的一端旋转相连，所述的连杆4的另一端通过旋转副与移动平2台的侧壁转动相连，所述驱动支链的各旋转副的轴线相互平行设置；约束连杆5和所述的固定平台1、所述的移动平台2构成约束支链，所述的约束连杆不少于两个并且设置在所述的固定平台和移动平台之间，相邻设置的约束连杆之间通过旋转副转动相连，最下部的约束连杆的下端通过旋转副与所述的固定平台顶面转动相连，最上部的约束连杆的上端通过旋转副与所述的移动平台底面转动相连，所述约束支链的各旋转副的轴线相互平行设置，所述的驱动支链各旋转副轴线与所述的约束支链各旋转副轴线的夹角大于0°并小于不大于90°。本发明机构中的各旋转副可以采用常规的转轴结构。
优选的所述的驱动支链各旋转副轴线与所述的约束支链各旋转副轴线的夹角为90度，这种情况容易保证系统的加工装配精度，结构约束也更为合理。
优选的每个约束连杆5的长度和宽度一般采用小于固定平台1与移动平台2各相关外形尺寸的设计，以方便在固定平台1与移动平台2之间设计伸缩套包覆各约束连杆5，提高机构的外观效果。
当所述的驱动支链各旋转副轴线与所述的约束支链各旋转副轴线的夹角不为0度时，则驱动摇杆3在驱动下旋转时，所述的移动平台2便可以在本发明机构的约束下相对于固定平台1沿驱动支链旋转副轴线与约束支链旋转副轴线的公法线方向作精确直线运动，图2示出了移动平台2运动至最上端时的情况，图3示出了移动平台2移动至最下端时的情况，图4可形象地表示移动平台2的移动过程。优选的驱动支链旋转副轴线与约束支链旋转副轴线的夹角为90度。
本发明机构可以采用将电机输出轴与驱动摇杆固定相连而电机座固定于固定平台之上的电机对驱动摇杆进行驱动，进而实现移动平台的直线运动。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其它形式的零件构型、驱动装置以及连接方式不经创造性的设计与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.仅含转动副的精确直线运动机构，其特征在于：它包括由固定平台、驱动摇杆、连杆、移动平台组成的驱动支链，所述的驱动摇杆的一端通过旋转副与固定平台侧壁旋转相连，驱动摇杆的另一端通过旋转副与连杆的一端旋转相连，所述的连杆的另一端通过旋转副与移动平台的侧壁转动相连，所述驱动支链的各旋转副的轴线相互平行设置；约束连杆和所述的固定平台、所述的移动平台构成约束支链，所述的约束连杆不少于两个并且设置在所述的固定平台和移动平台之间，相邻设置的约束连杆之间通过旋转副转动相连，最下部的约束连杆的下端通过旋转副与所述的固定平台顶面转动相连，最上部的约束连杆的上端通过旋转副与所述的移动平台底面转动相连，所述约束支链的各旋转副的轴线相互平行设置，所述的驱动支链各旋转副轴线与所述的约束支链各旋转副轴线的夹角大于0°并不大于90°。
2.根据权利要求1所述的仅含转动副的精确直线运动机构，其特征在于：所述的驱动支链各旋转副轴线与所述的约束支链各旋转副轴线的夹角为90度。
CN2011100774935A 2011-03-29 2011-03-29 仅含转动副的精确直线运动机构 Active CN102152317B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100774935A CN102152317B (zh) 2011-03-29 2011-03-29 仅含转动副的精确直线运动机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100774935A CN102152317B (zh) 2011-03-29 2011-03-29 仅含转动副的精确直线运动机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102152317A true CN102152317A (zh) 2011-08-17
CN102152317B CN102152317B (zh) 2012-06-06

Family

ID=44434146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100774935A Active CN102152317B (zh) 2011-03-29 2011-03-29 仅含转动副的精确直线运动机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102152317B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109110164A (zh) * 2018-09-20 2019-01-01 天津大学 一种面向非合作目标的连续型臂群捕获机构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1381337A (zh) * 2002-03-09 2002-11-27 燕山大学 具有双平行线组的3、4、5自由度空间对称并联机器人机构
CN1381338A (zh) * 2002-03-09 2002-11-27 燕山大学 具有汇交副的4、5自由度对称并联机器人机构
CN1539603A (zh) * 2003-10-28 2004-10-27 燕山大学 含螺旋副的精密微动并联三维移动机构
US20090019960A1 (en) * 2005-02-17 2009-01-22 Vincent Nabat High-speed parallel robot with four degrees of freedom
US20110048159A1 (en) * 2008-01-18 2011-03-03 Fundacion Fatronik Two degree-of-freedom parallel manipulator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1381337A (zh) * 2002-03-09 2002-11-27 燕山大学 具有双平行线组的3、4、5自由度空间对称并联机器人机构
CN1381338A (zh) * 2002-03-09 2002-11-27 燕山大学 具有汇交副的4、5自由度对称并联机器人机构
CN1539603A (zh) * 2003-10-28 2004-10-27 燕山大学 含螺旋副的精密微动并联三维移动机构
US20090019960A1 (en) * 2005-02-17 2009-01-22 Vincent Nabat High-speed parallel robot with four degrees of freedom
US20110048159A1 (en) * 2008-01-18 2011-03-03 Fundacion Fatronik Two degree-of-freedom parallel manipulator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109110164A (zh) * 2018-09-20 2019-01-01 天津大学 一种面向非合作目标的连续型臂群捕获机构
CN109110164B (zh) * 2018-09-20 2024-03-26 天津大学 一种面向非合作目标的连续型臂群捕获机构

Also Published As

Publication number Publication date
CN102152317B (zh) 2012-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204712050U (zh) 一种冗余驱动三维平动并联机构
CN104908060B (zh) 五自由度并串联仿生肩关节
CN202428439U (zh) 三自由度移动并联机器人机构
CN102294691B (zh) 一种两自由度转动解耦并联机器人机构
CN105082113A (zh) 一种完全各向同性两移两转并联机器人机构
CN203644351U (zh) 一种可调式展示架
CN114227649A (zh) 一种三移两转五自由度并联驱动机器人
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
CN109434824A (zh) 一种可改变运动方向的简单运动机构及其工作方法
CN1803411A (zh) 一种三自由度解耦并联机构
CN102975196B (zh) 一种两转动自由度并联机构
CN105234928A (zh) 一种三平二转五自由度并联机构
CN102152317B (zh) 仅含转动副的精确直线运动机构
CN201669702U (zh) 五自由度并联机器人机构
CN104669245A (zh) 一种四自由度关节型步进电机驱动教学机械手
CN102069393B (zh) 用于虚轴机床和机器人的三自由度并联机构
CN102990674B (zh) 一种a/b轴并联机构
CN103350418B (zh) 一种高速五自由度并联机械手
CN104647357A (zh) 一种四自由度步进电机驱动关节型机械手
CN101700655A (zh) 大工作空间三维移动并联机器人机构
CN103722547A (zh) 具有两移一转三自由度的解耦空间并联机构
CN203460177U (zh) 一种高速五自由度并联机械手
CN101708609A (zh) 空间三自由度纯平动并联机器人
CN103286778B (zh) 两自由度转动解耦并联机构
CN202556408U (zh) 空间并联机器人机构

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
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220831

Address after: 264211 no.566-1 Qishan Road, caomiaozi Town, Lingang Economic and Technological Development Zone, Weihai City, Shandong Province

Patentee after: SHANDONG WEIGAO OPERATION ROBOT CO.,LTD.

Address before: 300072 Tianjin City, Nankai District Wei Jin Road No. 92

Patentee before: Tianjin University

Patentee before: Tianjin University Asset Management Co.,Ltd.

Effective date of registration: 20220831

Address after: 300072 Tianjin City, Nankai District Wei Jin Road No. 92

Patentee after: Tianjin University

Patentee after: Tianjin University Asset Management Co.,Ltd.

Address before: 300072 Tianjin City, Nankai District Wei Jin Road No. 92

Patentee before: Tianjin University