CN102350697A - 一种含5r闭环子链的两自由度并联机构 - Google Patents

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蔡敢为
王红州
潘宇晨
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Abstract

一种含5R闭环子链的两自由度并联机构，包括五杆机构闭环子链和执行机构子链。所述五杆机构闭环子链可控制第一转台在五杆机构闭环子链所在平面内运动，第一转台的运动可实现动平台的空间两自由度运动。本发明通过一个闭环子链控制动平台两自由度的运动输出，机构运动学正、逆问题求解容易，控制方便，且驱动电机均安装在机架上，杆件都可以做成轻杆，有效降低机构重量，机构刚性好、惯量小，动力学性能好。

Description

一种含5R闭环子链的两自由度并联机构
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是一种含5R闭环子链的两自由度并联机构。
背景技术
并联机构是一种动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的机构，具有精度较高、结构紧凑、刚度高、承载能力大强等优点，在运动模拟器、并联机床、微操作机器人、抓取机器人等方面取得了较好的应用。但现有的并联机构基本都是分支不含闭环的，对于自由度数大于支链数的并联机构，有些支链必须设置两个或两个以上的原动件，这就不得不将电机安装在支链的关节处，从而导致机构刚性差、惯量大、关节误差累积等问题，机构动力学性能较差，控制困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含5R闭环子链的两自由度并联机构，解决传统自由度数大于支链数的并联机构刚性差、惯量大、关节误差累积等问题。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种含5R闭环子链的两自由度并联机构，包括五杆机构闭环子链和执行机构子链。
所述五杆机构闭环子链由第一主动杆、第二主动杆、第一连杆、第二连杆及机架连接而成。第一主动杆一端通过第一转动副连接到机架上，第一主动杆另一端通过第二转动副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第三转动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第四转动副与第二主动杆连接，第二主动杆另一端通过第五转动副与机架连接，第一主动杆和第二主动杆运动带动第一连杆和第二连杆运动可控制第一转台在五杆机构闭环子链所在平面内的运动。
所述执行机构子链由第一转台、第二转台、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆及动平台连接而成。第一转台通过第三转动副与第一连杆连接，第一转台通过第六转动副与第三连杆连接，第一转台通过第七转动副与第四连杆连接，第三连杆另一端通过第八转动副与动平台和第五连杆连接，第四连杆另一端通过第九转动副与动平台连接，动平台通过第十转动副与第六连杆连接，第五连杆另一端通过第十一转动副与第二转台连接，第六连杆另一端通过第十二转动副与第二转台连接，第二转台通过第十三转动副与机架连接，第一转台在所在平面内的运动可实现动平台的空间两自由度运动。
所述第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副、第十三转动副的旋转轴线相互平行，第三连杆与第四连杆等长平行，第五连杆与第六连杆等长平行。
本发明的突出优点在于：
1、驱动电机均安装在机架上，杆件都可以做成轻杆，有效降低机构重量，机构刚性好、惯量小，动力学性能好；
2、通过一个闭环子链控制动平台运动输出，机构运动学正、逆问题求解容易，控制方便；
3、通过在动平台上安装各种不同用途的末端执行器，本机构可应用到抓取、搬运、码垛等领域。
附图说明
图1为本发明所述一种含5R闭环子链的两自由度并联机构的第一结构示意图。
图2为本发明所述一种含5R闭环子链的两自由度并联机构的第二结构示意图。
图3为本发明所述一种含5R闭环子链的两自由度并联机构的第一工作示意图。
图4为本发明所述一种含5R闭环子链的两自由度并联机构的第二工作示意图。
图5为本发明所述一种含5R闭环子链的两自由度并联机构的第三工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
对照图1和图2，一种含5R闭环子链的两自由度并联机构，包括五杆机构闭环子链和执行机构子链。
所述五杆机构闭环子链由第一主动杆11、第二主动杆3、第一连杆9、第二连杆5及机架1连接而成。第一主动杆11一端通过第一转动副10连接到机架1上，第一主动杆11另一端通过第二转动副12与第一连杆9连接，第一连杆9另一端通过第三转动副25与第二连杆5连接，第二连杆5另一端通过第四转动副4与第二主动杆3连接，第二主动杆3另一端通过第五转动副2与机架1连接，第一主动杆11和第二主动杆3运动带动第一连杆9和第二连杆5运动可控制第一转台6在五杆机构闭环子链所在平面内的运动。
所述执行机构子链由第一转台6、第二转台21、第三连杆14、第四连杆13、第五连杆19、第六连杆20及动平台15连接而成。第一转台6通过第三转动副25与第一连杆9连接，第一转台6通过第六转动副8与第三连杆14连接，第一转台6通过第七转动副7与第四连杆13连接，第三连杆14另一端通过第八转动副17与动平台15和第五连杆19连接，第四连杆13另一端通过第九转动副16与动平台15连接，动平台15通过第十转动副18与第六连杆20连接，第五连杆19另一端通过第十一转动副22与第二转台21连接，第六连杆20另一端通过第十二转动副23与第二转台21连接，第二转台21通过第十三转动副24与机架1连接，第一转台6在所在平面内的运动可实现动平台15的空间两自由度运动。
所述第一转动副10、第二转动副12、第三转动副25、第四转动副4、第五转动副2、第十三转动副24的旋转轴线相互平行，第三连杆14与第四连杆13等长平行，第五连杆19与第六连杆20等长平行。
对照图3、图4和图5，第一转台6在所在平面内的运动可实现动平台15的空间两自由度运动。

Claims (1)

1.一种含5R闭环子链的两自由度并联机构，包括五杆机构闭环子链和执行机构子链，其结构和连接方式为：
所述五杆机构闭环子链由第一主动杆、第二主动杆、第一连杆、第二连杆及机架连接而成，第一主动杆一端通过第一转动副连接到机架上，第一主动杆另一端通过第二转动副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第三转动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第四转动副与第二主动杆连接，第二主动杆另一端通过第五转动副与机架连接，
所述执行机构子链由第一转台、第二转台、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆及动平台连接而成，第一转台通过第三转动副与第一连杆连接，第一转台通过第六转动副与第三连杆连接，第一转台通过第七转动副与第四连杆连接，第三连杆另一端通过第八转动副与动平台和第五连杆连接，第四连杆另一端通过第九转动副与动平台连接，动平台通过第十转动副与第六连杆连接，第五连杆另一端通过第十一转动副与第二转台连接，第六连杆另一端通过第十二转动副与第二转台连接，第二转台通过第十三转动副与机架连接，
所述第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副、第十三转动副的旋转轴线相互平行，第三连杆与第四连杆等长平行，第五连杆与第六连杆等长平行。
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