CN102350653A

CN102350653A - 一种三平移并联操作装置

Info

Publication number: CN102350653A
Application number: CN2011102730490A
Authority: CN
Inventors: 沈惠平; 邓嘉鸣; 杨廷力; 余同柱; 朱伟
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-02-15

Abstract

一种三平移并联操作装置，包括动平台(1)、静平台(2)及联接在动平台(1)、静平台(2)之间的三条相同支链，其特征在于每条支链分别由轴线相互平行的三个转动副串联后，再和轴线与前面三个转动副轴线平行的移动副串联而成，且每条支链的两端分别通过前述的移动副和转动副分别与动平台(1)、静平台(2)相联；三条相同支链中的一条或二条，可用具有轴线相互平行的三个转动副串联结构，再串联另一具有轴线相互平行的二个转动副串联的结构来替代；进一步，三条相同支链中的第三条，可用一球副-球副-转动副的串联结构(S-S-R)来替代。控制静平台上三个转动构件，即可获得动平台三维纯平移输出。该机构工作空间大、制造安装方便，可作为新型并联坐标测量机、划线机、雕刻机、喷涂机、机器人等智能装备的执行机构。

Description

一种三平移并联操作装置

技术领域

本发明涉及一种机器人和智能装备的执行机构，具体地说是为机器人和并联机床、并联坐标测量、划线机、雕刻机与并联机器等提供一种新型的三平移并联操作装置。

背景技术

并联机构在机器人、虚拟轴机床、坐标测量机、仿真平台、微操作机械手等领域获得了广泛应用，6自由度Stewart并联机床，被认为是二十世纪以来机床结构的一次革命；并联结构的虚轴坐标测量机(含测量划线机)，也是近年来科学测量仪上的一个重大进展，它具有结构刚性大、运动速度高、误差不叠加等独特性，可使测量精度及测量效率等性能得到很大改善。目前，对于6-SPS和6-RSS机构来说，其末端执行器的空间位姿比较灵活，但由于该机构的结构相对比较复杂，致使其末端执行器的求解和应用较困难。

在工业应用中，常要求具有2-5自由度的少自由度并联机构，不少学者研究了三维纯平移输出并联机构，如Delta机构、Star Like机构等；Tsai提出的三维移动并联机构(Tsai，PatentNember：5656905，1997)，其主要特点是运动学正解为8次、位置与方向解耦、工作空间较大、完全由转动副组成。中国学者在新型三维纯平移输出并联机构的研究与发明上也取得了一大批重要成果(如：专利申请号：01108297.6；01113519.0；01108297.6；01108283.6等)。

综上所述，并联数控机床和并联坐标测量机、雕刻机、划线机及并联机器人等的发展和实用化需要创造出优于现有机构的新机型。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的缺点，提供一类新的三平移并联操作装置，其技术方案是：一种三平移并联操作装置，包括动平台(1)、静平台(2)及联接在动平台(1)、静平台(2)之间的三条相同支链，其特征在于每条支链分别由轴线相互平行的三个转动副串联后，再和轴线与前面三个转动副轴线平行的移动副串联而成，且每条支链的两端分别通过前述的移动副和转动副分别与动平台(1)、静平台(2)相联；其中，三条相同支链中的一条或二条，可用具有轴线相互平行的三个转动副串联结构，再串联另一具有轴线相互平行的二个转动副串联的结构来替代；进一步，三条相同支链中的第三条，可用一球副-球副-转动副的串联结构(S-S-R)或球副-移动副-球副(S-P-S)的串联结构来替代。控制静平台上三个转动副，即可获得动平台三维纯平移输出。

该类机构具有结构简单、工作空间较大、便于制造安装等优点，为虚轴机床、机器人、虚轴坐标测量机、雕刻机、划线机及微动机器人的开发与实用化提供了可能。

附图说明

附图1为本发明第一个实施例的结构示意图。

附图2为本发明第二个实施例的结构示意图。

附图3为本发明第三个实施例的结构示意图。

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所示为本发明的第一个实施例，它包括动平台1、静平台2及联接在动平台1、静平台2之间的三条相同支链，每条支链分别由轴线相互平行的三个转动副构成串联结构R₁₁-R₁₂-R₁₃后，再和轴线与前面三个转动副轴线平行的移动副P₁₄串联而成，且每条支链的两端分别通过前述的移动副P₁₄和转动副R₁₁分别与动平台1、静平台2相联。

作为本发明的第二个实施例，把第一个实施例中三条相同支链中的第三条，用具有轴线相互平行的三个转动副串联结构R₃₁-R₃₂-R₃₃，再串联另一具有轴线相互平行的二个转动副串联的结构R₃₄-R₃₅来替代。

作为本发明的第三个实施例，把第一个实施例中三条相同支链中的第三条，用一球副-球副-转动副的串联结构S₁-S₂-R₃₁来替代。

控制下静平台1上三个驱动副R₁₁、R₂₁、R₃₁的运动，就可控制上动平台1实现X、Y、Z方向的三维纯平移输出。该种并联机构的结构设计及驱动控制等均可按常规机电技术进行设计和安装，该并联机构可作为集装运输用的码垛机、并联坐标测量机、机器人、雕刻机的执行机构。

Claims

1.一种三平移并联操作装置，包括动平台(1)、静平台(2)及联接在动平台(1)、静平台(2)之间的三条相同支链，其特征在于每条支链分别由轴线相互平行的三个转动副串联后，再和轴线与前面三个转动副轴线平行的移动副串联而成，且每条支链的两端分别通过前述的移动副和转动副分别与动平台(1)、静平台(2)相联。

2.按照权利要求1所述的三平移并联操作装置，其特征在于三条相同支链中的一条或二条，可用具有轴线相互平行的三个转动副串联结构，再串联另一具有轴线相互平行的二个转动副串联的结构来替代。

3.按照权利要求1所述的三平移并联操作装置，其特征在于三条相同支链中的第三条，可用一球副-球副-转动副的串联结构(S-S-R)或球副-移动副-球副(S-P-S)的串联结构来替代。