CN102962835B - 无伴随运动的对称两转一移并联机构 - Google Patents

Abstract

一种无伴随运动的对称两转一移并联机构，其有定、动两平台和连接这两平台的三条结构完全相同的活动分支，上述三条活动分支均由定平台移动副、下侧转动副、中间转动副、上侧转动副、动平台移动副以及连接它们的连杆构成，其中上侧转动副与下侧转动副的轴线交于空间一点，且该点为分支中心点，上述三条活动分支的分支中心点构成了一个中间平面，上述定动两平台为全等的三角形，且关于该中间平面对称，每个分支中的上侧转动副与下侧转动副也关于该中间平面对称。本发明采用对称的结构，且可以实现绕中间对称平面内的任意一条轴线或任意一点的连续转动，能有效地避免伴随运动的发生，给机构的运动控制带来很大方便。

Description

无伴随运动的对称两转一移并联机构

技术领域 本发明涉及机器人领域，特别涉及一种并联机构。

背景技术  具有两个转动自由度和一个移动自由度的并联机构在机械工业领域有着广泛的应用。两转一移并联机构的转动和移动之间是会相互影响的。在一些两转一移并联机构中，机构的动平台没有某个方向的移动自由度，但动平台的中心点却可以发生这个方向的移动。学者们将机构中的这种在非自由度方向上的移动称为“伴随运动”。伴随运动的存在会对机构的轨迹标定和轨迹规划带来不便，并且增加控制的复杂度。因此，通过合理的设计来减少或消除机构的伴随运动是在进行机构设计时需要解决的一个问题。

很多学者曾针对两转一移并联机构中的伴随运动问题进行过专门的研究，并设计出了一些没有伴随运动的机构（CN101518898A，CN101497167A）。但这些机构都采用的是非对称的结构形式，机构不具有各向同性，且制造和维护成本较高。

发明内容  本发明的目的在于提供一种成本低、各向同性较好的无伴随运动的对称两转一移并联机构。本发明主要由定、动两平台和连接这两平台的三条结构完全相同的活动分支构成，上述三条活动分支均由定平台移动副、下侧转动副、中间转动副、上侧转动副、动平台移动副以及连接它们的连杆构成，其中定平台移动副与定平台连接，且与定平台倾斜布置，下侧转动副通过连杆与定平台移动副连接，且上述下侧转动副的轴线与定平台移动副相互平行，中间转动副与上述下侧转动副通过连杆连接，且上述中间转动副与下侧转动副的轴线相互垂直，上侧转动副与上述中间转动副通过连杆连接，且上述上侧转动副的轴线与中间转动副的轴线相互垂直，动平台移动副通过连杆与上述上侧转动副连接，且动平台移动副与上侧转动副的轴线相互平行，动平台移动副与动平台连接，且与动平台倾斜布置，上述上侧转动副与下侧转动副的轴线交于空间一点，且该点为分支中心点，上述三条活动分支的分支中心点构成了一个中间平面，上述定、动两平台为全等的三角形，且关于该中间平面对称，每个分支中的上侧转动副与下侧转动副也关于该中间平面对称。

上述定平台移动副和下侧转动副可以替换为一个圆柱副，上述动平台移动副和上侧转动副可以替换为一个圆柱副。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明的三个分支完全相同，是一种对称的三自由度并联机构，在运动过程中具有很好的各向同性，且制造和维护成本较低；

2、本发明的动平台可以实现绕定、动两平台的中间对称平面内的任意一条轴线或任意一点的连续转动，可以有效地避免伴随运动的发生，给机构的运动控制带来很大方便，具有广阔的应用前景。

附图说明：

图1是本发明实施例1的立体示意图。

图2是本发明实施例2的立体示意图。

具体实施方式：

实施例1

在图1所示的无伴随运动的对称两转一移并联机构的立体示意图中，该并联机构由定平台1、动平台6和连接这两个平台的三条结构完全相同的活动分支构成，上述三条活动分支均由定平台移动副P1、下侧转动副R2、中间转动副R3、上侧转动副R4、动平台移动副P5以及连接它们的连杆构成，其中定平台移动副P1与定平台1连接，且与定平台1倾斜布置，下侧转动副R2通过连杆2与定平台移动副P1连接，且该下侧转动副R2的轴线与定平台移动副P1相互平行，中间转动副R3与下侧转动副R2通过连杆3连接，且该中间转动副R3与下侧转动副R2的轴线相互垂直，上侧转动副R4与中间转动副R3通过连杆4连接，且上侧转动副R4的轴线与中间转动副R3的轴线相互垂直，动平台移动副P5通过连杆5与上侧转动副R4连接，且动平台移动副P5与上侧转动副R4的轴线相互平行，动平台移动副P5与动平台6连接，且与动平台6倾斜布置，，上述上侧转动副R4与下侧转动副R2的轴线交于空间一点O1，该点为该分支的分支中心点，上述三条活动分支的分支中心点O1、O2、O3构成了一个中间平面，上述定、动两平台为全等的三角形，且关于该中间平面对称，每个分支中的上侧转动副R4与下侧转动副R2也关于该中间平面对称。

实施例2

在图2所示的无伴随运动的对称两转一移并联机构的立体示意图中，该并联机构由定平台1、动平台6和连接这两个平台的三个结构完全相同的活动分支构成，这三条活动分支均由定平台圆柱副C1、动平台圆柱副C3以及中间转动副R2构成，其中定平台圆柱副C1与定平台1连接且为倾斜布置，该定平台圆柱副C1通过连杆2与中间转动副R2连接，该中间转动副R2的轴线与上述定平台圆柱副C1的轴线相互垂直，上述中间转动副R2通过连杆3与动平台圆柱副C3连接， 上述中间转动副R2的轴线与上述动平台圆柱副C3的轴线相互垂直，上述动平台圆柱副C3与动平台6连接且为倾斜布置，上述定平台圆柱副C1的轴线与上述动平台圆柱副C3的轴线相交于空间一点O1，该点为该分支的分支中心点，上述三条活动分支的分支中心点O1、O2、O3构成了一个中间平面，上述定、动两平台为全等的三角形，且关于该中间平面对称，每条分支中的定平台圆柱副C1和动平台圆柱副C3也关于该中间平面对称。

Claims (2)

1.一种无伴随运动的对称两转一移并联机构，其有定、动两平台和连接这两平台的三条结构完全相同的活动分支，其特征在于：上述三条活动分支均由定平台移动副、下侧转动副、中间转动副、上侧转动副、动平台移动副以及连接它们的连杆构成，其中定平台移动副与定平台连接，且与定平台倾斜布置，下侧转动副通过连杆与定平台移动副连接，且上述下侧转动副的轴线与定平台移动副相互平行，中间转动副与上述下侧转动副通过连杆连接，且上述中间转动副与下侧转动副的轴线相互垂直，上侧转动副与中间转动副通过连杆连接，且上述上侧转动副的轴线与中间转动副的轴线相互垂直，动平台移动副通过连杆与上述上侧转动副连接，且上述动平台移动副与上侧转动副的轴线相互平行，动平台移动副与动平台连接，且与动平台倾斜布置，上述上侧转动副与下侧转动副的轴线交于空间一点，且该点为分支中心点，上述三条活动分支的分支中心点构成了一个中间平面，上述定、动两平台为全等的三角形，且关于上述中间平面对称，每个活动分支中的上侧转动副与下侧转动副也关于上述中间平面对称。

2.根据权利要求1所述的无伴随运动的对称两转一移并联机构，其特征在于：上述定平台移动副和下侧转动副替换为一个圆柱副，上述动平台移动副和上侧转动副替换为一个圆柱副。