CN102248531A

CN102248531A - 一种三腿六自由度并联机构

Info

Publication number: CN102248531A
Application number: CN2011101562835A
Authority: CN
Inventors: 李彬; 赵新华; 杨玉维
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2011-11-23

Abstract

一种三腿六自由度并联机构，涉及机器人和空间机构技术领域，特别涉及一种实现六自由度运动的三腿式并联机构。该机构由运动平台、两条滑轨和三条支链组成，其中两条支链具有相同的结构形式，其由转动铰、虎克铰、转动铰，滑块以及它们之间的连杆组成，另一条支链由转动铰，球铰、转动铰、滑块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六自由度的运动输出；由于在支链末端配置了滑块/滑轨装置，使得该机构有效克服了目前六自由度并联机构工作空间小的缺点。另外由于机构的六个驱动副均布置于支链的末端，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

一种三腿六自由度并联机构

【技术领域】

本发明涉及机器人和空间机构技术领域，特别涉及一种实现六自由度的三腿式并联机构。

【背景技术】

1965年Stewart提出的Stewart平台由上下平台及6根驱动杆组成，驱动杆可以独立地伸缩，且分别通过由球铰链与上下平台连接，这样，上平台具有6个自由度。随着对各种并联机构研究的不断深入，人们将凡是把上下平台通过两个或两个以上支链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且驱动方式为并联驱动的机构统称为并联机构。相对于传统的串联式机构而言，并联机构具有承载能力大、刚度高、运动速度快、精度高、动力学性能好等优点，可应用于加工中心、分拣机构、医疗辅助器械等领域。

在结构组成上，Stewart形式的六自由度并联机构由于其连接所有支链的固定平台的大小是固定不变的，这使得该形式的并联机构如果要实现较大的工作空间，其机构本身就必须做的比较庞大，即机构工作空间/体积比较小。为使机构既能满足六自由度运动形式的需求，又能实现较大的机构工作空间/体积，一个可供选择的方式即采用三条腿形式的并联机构，即三腿六自由度并联机构。此类型的并联机构其每条腿上都有两个驱动铰，三条腿共六个驱动为运动平台提供六个自由度。

三腿六自由度并联机构具有广阔的应用前景，其既能提供较大的工作空间又能实现高速运动，因此应该根据实际需要设计出新型的三腿六自由度并联机构。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种结构简单、运动副数目少、成本较低的三腿六自由度并联机构。

本发明为解决上述问题所采用的方案是设计一种新型三腿六自由度并联机构。该机构由运动平台1、滑轨P1、滑轨P2和三条支链A1B1，A2B2，A3B3组成；其中支链A1B1自上而下分别由转动铰R12、连杆L12、虎克铰T1、连杆L11、转动铰R11以及滑块B11组成；支链A2B2自上而下分别由转动铰R22、连杆L22、虎克铰T2、连杆L21、转动铰R21以及滑块B21组成；支链A3B3自上而下分别由转动铰R32，连杆L32、球铰S1、连杆L31、转动铰R31以及滑块B31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，连杆L12，L22，L32具有相同的长度，且转动铰R12的轴线与A1，A2的连线垂直，转动铰R22的轴线与转动铰R12的轴线平行，转动铰R32的轴线与A1，A2的连线平行；

所说的连杆L11，L21，L31具有相同的长度，分别通过转动铰R11，R21，R31与滑块B11，B21，B31相联接，且转动铰R11的轴线与B1，B2的连线垂直，转动铰R21的轴线与转动铰R11的轴线平行，转动铰R31的轴线与B1，B2的连线平行；

所说的虎克铰T1，T2中的一个轴线分别与转动铰R11，R21的轴线分别平行；

所说的滑块B11，B21可在滑轨P1中滑动，滑块B31可在滑轨P2中滑动，滑轨P1的轴线与滑轨P2的轴线相垂直；

所说的转动铰R11，R21，R31以及滑块B11，B21，B31与滑轨P1，P2所组成的滑移运动副为机构的驱动铰。

所说的运动平台1为等腰直角三角形，并满足：A1A3⊥A2A3。

本发明的有益效果是：

1、机构具有三条支链，机构简单、机构关节少。

2、机构工作平台可实现六自由度运动输出。

3、机构的驱动副完全放置于支链的末端，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。

【附图说明】

图1是本发明的三腿六自由度并联机构示意图。

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】

实施例1

实现六自由度的三腿式并联机构，且该机构的驱动部分完全放置于支链的末端，大大减少了机构整体的运动惯性。该机构由运动平台1、滑轨P1、滑轨P2和三条支链A1B1，A2B2，A3B3组成；其中支链A1B1自上而下分别由转动铰R12、连杆L12、虎克铰T1、连杆L11、转动铰R11以及滑块B11组成；支链A2B2自上而下分别由转动铰R22、连杆L22、虎克铰T2、连杆L21、转动铰R21以及滑块B21组成；支链A3B3自上而下分别由转动铰R32，连杆L32、球铰S1、连杆L31、转动铰R31以及滑块B31组成；其中：

所说的运动平台1为等腰直角三角形，并满足：A1A3⊥A2A3。

如图1所示，支链末端的转动铰R11，R21，R31以及滑块B11，B21，B31与滑轨P1，P2所组成的滑移运动副为机构的驱动铰。当各驱动铰在控制下运动不同的角度(位移)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相应运动。

Claims

1.一种三腿六自由度并联机构，其特征在于该机构由运动平台(1)、滑轨P1、滑轨P2和三条支链A1B1，A2B2，A3B3组成；其中支链A1B1自上而下分别由转动铰R12、连杆L12、虎克铰T1、连杆L11、转动铰R11以及滑块B11组成；支链A2B2自上而下分别由转动铰R22、连杆L22、虎克铰T2、连杆L21、转动铰R21以及滑块B21组成；支链A3B3自上而下分别由转动铰R32，连杆L32、球铰S1、连杆L31、转动铰R31以及滑块B31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，连杆L12，L22，L32具有相同的长度，且转动铰R12的轴线与A1，A2的连线垂直，转动铰R22的轴线与转动铰R12的轴线平行，转动铰R32的轴线与A1，A2的连线平行；

所说的连杆L11，L21，L31具有相同的长度，分别通过转动铰R11，R21，R31与滑块B11，B21，B31相联接，且转动铰R11的轴线与B1，B2的连线垂直，转动铰R21的轴线与转动铰R11的轴线平行，转动铰R31的轴线与B1，B2的连线平行。

2.如权利要求1所述的三腿六自由度并联机构，其特征在于，所说的虎克铰T1，T2中的一个轴线与转动铰R11，R21的轴线平行。

3.如权利要求1所述的三腿六自由度并联机构，其特征在于，所说的滑块B11，B21可在滑轨P1中滑动，滑块B31可在滑轨P2中滑动，滑轨P1的轴线与滑轨P2的轴线相垂直；

4.如权利要求1所述的三腿六自由度并联机构，其特征在于，所说的转动铰R11，R21，R31以及滑块B11，B21，B31与滑轨P1，P2所组成的滑移运动副为机构的驱动铰。

5.如权利要求1所述的三腿六自由度并联机构，其特征在于，所说的运动平台(1)为等腰直角三角形，并满足：A1A3⊥A2A3。