CN102248410A - 一种三转动并联操作平台 - Google Patents

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余同柱
邓嘉鸣
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Abstract

一种三转动并联操作平台，它由上动平台、下静平台及连接上动平台和下静平台的三条支链组成，第一条支链与第二条支链结构相同，即第一条支链上的圆弧形杆一的一端和静平台以转动副一联接后，另一端以转动副二与圆弧形杆二的一端连接，而圆弧形杆二的另一端以转动副三和上动平台联接；且第一条支链上圆弧形杆一和圆弧形杆二上的转动副一、转动副二、转动副三、以及第二条支链上圆弧形杆三和圆弧形杆四上的转动副四、转动副五、转动副六，共六个转动副的轴线必须相交于转动中心点；第三条支链的结构为构件一和下静平台以球铰一连接后，又以移动副一连接构件二，构件二又以球铰二和上动平台机械连接。驱动下静平台上的两个转动副和第三条支链上的移动副，即可获得上动平台绕转动中心的三维纯转动输出运动。该平台结构简单、工作空间较大、便于制造安装，可作为并联机床、工作平台、机器人关节的执行机构。

Description

一种三转动并联操作平台
技术领域
本发明涉及一种并联虚轴机床、工作台与机器人关节的执行机构，具体地说是为并联结构虚轴机床、操作工作台与机器人关节提供一种新型的三维转动并联操作平台。
背景技术
并联机构在虚拟轴机床、坐标测量机、工作平台、机械手等领域获得了广泛应用，除了6自由度的6-SPS、6-RSS典型并联结构外，还有自由度为2～5的少自由度并联机构，它们在实际的工业生产上具有更大的实用价值。研究较多的有三维平移机构，如Delta机构、Star Like机构、Tsai氏三平移机构(美国专利号：5656905，1997)，其主要特点是位置与方向解耦。
三维转动并联机构也可广泛应用于机械加工、雷达跟踪、舞台照明、机器人关节等场合，加拿大学者Gosselin最早研究、设计基于球面并联机构的“灵巧眼”，后来，国内一些学者也提出了一些球面并联机构或装置，例：专利ZL022090649、ZL200810055018.6、201010126955.3、201010274735.5等所述的三维转动并联机构。总之，相对来说，三维转动并联机构的型式还比较少，需要综合结构简单、控制解耦、刚度好的实用化新机型。
发明内容
本发明目的是要提供一些结构简单、控制解耦、刚度好的新型三维转动并联操作平台。
本发明所述的一种三转动并联操作平台，由上动平台(3)、下静平台(0)及连接上动平台(3)和下静平台(0)的三条支链组成，其特征是第一条支链与第二条支链结构相同，第一条支链上的圆弧形杆一(1)一端和下静平台(0)以转动副一(R11)联接后，另一端以转动副二(R12)与圆弧形杆二(2)的一端连接，而圆弧形杆二(2)的另一端以转动副三(R13)和上动平台(3)联接；且第一条支链上圆弧形杆一(1)和圆弧形杆二(2)上的转动副一(R11)、转动副二(R12)、转动副三(R13)、以及第二条支链上圆弧形杆三(4)和圆弧形杆四(5)上的转动副四(R23)、转动副五(R22)、转动副六(R21)，共六个转动副的轴线必须相交于转动中心点(O′)；第三条支链的结构为构件一(6)和下静平台(0)以球铰一(S31)连接后，又以移动副一(P32)连接构件二(7)，构件二(7)又以球铰二(S33)和上动平台(3)机械连接。.
进一步，第三条支链上的球铰一(S31)和移动副一(P32)的位置可以对换，而且对换后移动副一(P32)可以用单自由度的转动副替换。
该操作平台具有结构简单、工作空间较大、制造安装方便等优点，可以简化三维转动并联结构虚拟轴机床、工作平台、雷达跟踪、舞台照明、机器人关节的控制与轨迹规划的复杂性，为这些装置的开发与实用化提供可能。
附图说明
附图1为本发明的一种结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。
附图1所示的一种三转动并联操作平台为本发明的一个实施例，它由上动平台3、下静平台0及连接上动平台3和下静平台0的三条支链组成，其特征是第一条支链与第二条支链结构相同，第一条支链上的圆弧形杆一1一端和下静平台0以转动副一R11联接后，另一端以转动副二R12与圆弧形杆二2的一端连接，而圆弧形杆二2的另一端以转动副三R13和上动平台3联接；且第一条支链上，圆弧形杆一1和圆弧形杆二2上的转动副一R11、转动副二R12、转动副三R13、以及第二条支链上圆弧形杆三4和圆弧形杆四5上的转动副四R23、转动副五R22、转动副六R21，共六个转动副的轴线必须相交于转动中心点O′；第三条支链的结构为构件一6和下静平台0以球铰一S31连接后，又以移动副一P32连接构件二7，构件二7又以球铰二S33和上动平台3机械地连接。进一步，第三条支链上的球铰一S31和移动副一P32的位置可以对换，而且对换后移动副一P32可以用单自由度的转动副替换。
驱动第一、二条支链上与下静平台联接的两个转动副R11、R21和第三条支链的移动副P32，就可实现上动平台3绕转动中心点的三维纯转动输出。该平台的结构设计及驱动控制等均可按常规机电技术进行，且结构简单、工作空间较大、制造安装容易，可作为并联机床、工作平台、雷达跟踪、舞台照明、机器人关节的执行机构。

Claims (2)

1.一种三转动并联操作平台，由上动平台(3)、下静平台(0)及连接上动平台(3)和下静平台(0)的三条支链组成，其特征是第一条支链与第二条支链结构相同，第一条支链上的圆弧形杆一(1)一端和下静平台(0)以转动副一(R11)联接后，另一端以转动副二(R12)与圆弧形杆二(2)的一端连接，而圆弧形杆二(2)的另一端以转动副三(R13)和上动平台(3)联接；且第一条支链上圆弧形杆一(1)和圆弧形杆二(2)上的转动副一(R11)、转动副二(R12)、转动副三(R13)、以及第二条支链上圆弧形杆三(4)和圆弧形杆四(5)上的转动副四(R23)、转动副五(R22)、转动副六(R21)，共六个转动副的轴线必须相交于转动转向点(O′)；第三条支链的结构为构件一(6)和下静平台(0)以球铰一(S31)连接后，又以移动副一(P32)连接构件二(7)，构件二(7)又以球铰二(S33)和上动平台(3)连接。
2.按权利要求1所述的三转动并联操作平台，其特征是第三条支链上的球铰一(S31)和移动副一(P32)的位置可以对换，而且对换后移动副一(P32)可以用单自由度的转动副替换。
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