CN102990651B - 一种运动副连接完全对称的双闭环子链并联机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种运动副连接完全对称的双闭环子链并联机构，包括第一五杆机构闭环子链、第二五杆闭环子链以及执行机构子链。第一五杆机构闭环子链可控制第一虎克铰运动，第二五杆机构闭环子链可控制第二虎克铰运动，第一虎克铰、第二虎克铰的运动可实现动平台的空间运动。本发明通过两个闭环子链来控制两个虎克铰在空间的运动，从而实现动平台的空间多自由度运动，具有结构紧凑控制简单灵活的优点，机构运动惯量小，动力学性能好。

Description

一种运动副连接完全对称的双闭环子链并联机构
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是一种含闭环子链的空间多自由度并联机构。
背景技术
并联机构和传统的串联机构相比较，具有以下特点：无累积误差，精度较高；驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；结构紧凑，刚度高，承载能力大；完全对称的并联机构具有较好的各向同性。由于并联机构本身就比较复杂，如果分支再含有闭环的话，其机构将会更加复杂，所以一般来说，对称的、分支不含闭环的并联机构才会具有最典型的性质，但是如果闭环应用的恰当，并联机构的性能将会更加卓越，如著名的delta机构。另外，现有的并联机构，其支链受连接方式的限制，一般只有一个主动杆连接在固结在机架上的驱动上，这样的话多自由度并联机构为实现其运动就需要多条支链或采取支链上串联多个主动杆的方式，而多条支链的并联机构结构复杂控制困难，支链上串联多个主动杆会影响并联机构的运动性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运动副连接完全对称的双闭环子链并联机构，解决多条支链的并联机构结构复杂控制困难的缺点。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种运动副连接完全对称的双闭环子链并联机构，包括第一五杆机构闭环子链、第二五杆机构闭环子链和执行机构子链。
所述第一五杆机构闭环子链由第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆及第一立柱连接而成，第一立柱通过第一转动副与机架相连，第一连杆一端通过第二转动副连接到第一立柱上，第一连杆另一端通过第一移动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第三转动副与第三连杆连接，第三连杆另一端通过第二移动副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第四转动副与第一立柱连接，第一五杆机构闭环子链的运动可控制第一虎克铰在空间运动。
所述第二五杆机构闭环子链由第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆及第二立柱连接而成，第二立柱通过第五转动副与机架相连，第五连杆一端通过第六转动副连接到第二立柱上，第五连杆另一端通过第三移动副与第六连杆连接，第六连杆另一端通过第七转动副与第七连杆连接，第七连杆另一端通过第四移动副与第八连杆连接，第八连杆另一端通过第八转动副与第二立柱连接，第二五杆机构闭环子链的运动可控制第二虎克铰在空间运动。
所述执行机构子链由第一虎克铰、第二虎克铰、及动平台连接而成，第一虎克铰通过第三转动副与第二连杆连接，第一虎克铰通过第九转动副与动平台连接，第二虎克铰通过第七转动副与第六连杆连接，第二虎克铰通过第十转动副与动平台连接，第一虎克铰、第二虎克铰在各自的运动空间的运动可实现动平台的空间多自由度运动。
本发明的突出优点在于：
1、通过闭环子链控制机构的运动，可实现动平台在空间内的多自由度运动；
2、杆件连接结构简单，杆件做成轻杆，机构运动惯量小，动力学性能好；
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、装配、切割等工作中。
附图说明
图1为本发明所述一种运动副连接完全对称的双闭环子链并联机构的第一结构示意图。
图2为本发明所述一种运动副连接完全对称的双闭环子链并联机构的第二结构示意图。
图3为本发明所述一种运动副连接完全对称的双闭环子链并联机构的第三结构示意图。
图4为本发明所述一种运动副连接完全对称的双闭环子链并联机构的第一工作示意图。
图5为本发明所述一种运动副连接完全对称的双闭环子链并联机构的第二工作示意图。
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、图2、图3，图4和图5，一种运动副连接完全对称的双闭环子链并联机构，包括第一五杆机构闭环子链、第二五杆机构闭环子链和执行机构子链。
所述第一五杆机构闭环子链由第一连杆(4)、第二连杆(7)、第三连杆(8)、第四连杆(10)及第一立柱(3)连接而成，第一立柱(3)通过第一转动副(2)与机架(1)相连，第一连杆(4)一端通过第二转动副(5)连接到第一立柱(3)上，第一连杆(4)另一端通过第一移动副(6)与第二连杆(7)连接，第二连杆(7)另一端通过第三转动副(27)与第三连杆(8)连接，第三连杆(8)另一端通过第二移动副(9)与第四连杆(10)连接，第四连杆(10)另一端通过第四转动副(11)与第一立柱(3)连接，第一五杆机构闭环子链的运动可控制第一虎克铰(24)在空间运动。
所述第二五杆机构闭环子链由第五连杆(15)、第六连杆(13)、第七连杆(22)、第八连杆(18)及第二立柱(19)连接而成，第二立柱(19)通过第五转动副(20)与机架(1)相连，第五连杆(15)一端通过第六转动副(16)连接到第二立柱(19)上，第五连杆(15)另一端通过第三移动副(14)与第六连杆(13)连接，第六连杆(13)另一端通过第七转动副(26)与第七连杆(22)连接，第七连杆(22)另一端通过第四移动副(21)与第八连杆(18)连接，第八连杆(18)另一端通过第八转动副(17)与第二立柱(19)连接，第二五杆机构闭环子链的运动可控制第二虎克铰(23)在空间运动。
所述执行机构子链由第一虎克铰(24)、第二虎克铰(23)、及动平台(12)连接而成，第一虎克铰(24)通过第三转动副(27)与第二连杆(7)连接，第一虎克铰(24)通过第九转动副(28)与动平台(12)连接，第二虎克铰(23)通过第七转动副(26)与第六连杆(13)连接，第二虎克铰(23)通过第十转动副(25)与动平台(12)连接。
对照图1、图2、图3，图4和图5，通过第一五杆机构闭环子链本身的运动和第一立柱整体的转动，从而带动第一虎克铰(24)在空间运动；通过第二五杆机构闭环子链本身的运动和第二立柱整体的转动，从而带动第二虎克铰(23)在空间运动；第一虎克铰(24)、第二虎克铰(23)在各自的运动空间的运动可实现动平台(12)的空间多自由度运动。

Claims (1)

1.一种运动副连接完全对称的双闭环子链并联机构，包括第一五杆机构闭环子链、第二五杆机构闭环子链和执行机构子链，其特征在于：
所述第一五杆机构闭环子链由第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆及第一立柱连接而成，第一立柱通过第一转动副与机架相连，第一连杆一端通过第二转动副连接到第一立柱上，第一连杆另一端通过第一移动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第三转动副与第三连杆连接，第三连杆另一端通过第二移动副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第四转动副与第一立柱连接，
所述第二五杆机构闭环子链由第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆及第二立柱连接而成，第二立柱通过第五转动副与机架相连，第五连杆一端通过第六转动副连接到第二立柱上，第五连杆另一端通过第三移动副与第六连杆连接，第六连杆另一端通过第七转动副与第七连杆连接，第七连杆另一端通过第四移动副与第八连杆连接，第八连杆另一端通过第八转动副与第二立柱连接，
所述执行机构子链由第一虎克铰、第二虎克铰、及动平台连接而成，第一虎克铰通过第三转动副与第二连杆连接，第一虎克铰通过第九转动副与动平台连接，第二虎克铰通过第七转动副与第六连杆连接，第二虎克铰通过第十转动副与动平台连接。
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