CN104369182A - 一种4spr+2r型四自由度并联机构 - Google Patents
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Abstract
一种4SPR+2R型四自由度并联机构，它的机座是四副杆，该机座的圆形板上设有四个均布在圆周边的球副座，动平台是二副杆，该动平台的正四边形板的两个对边上分别设有相互平行的通孔，第一横轴和第二横轴分别穿过动平台的通孔，这两个横轴的两端均设有通孔，每一个横轴两个通孔的轴线相互平行，并垂直于横轴；四个结构相同的SPR型直线驱动分支在动平台与机座之间呈圆周均布，它们均由上端转动副，中间移动副电动缸和下端球副组成，分支下端的球副与机座球副座联接，其中两个分支的上端分别通过转动副与第一横轴的两端联接，另外两个分支的上端分别通过转动副与第二横轴两端联接。本发明具有结构简单、工作空间大、刚度高、各向平动特性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及机器人，特别涉及一种4SPR+2R型四自由度并联机构。
背景技术
为了便于说明，设S，U，P和R分别表示球副，万向副，移动副和转动副。近20年来，四自由度并联机构一直成为国内外机器人领域研究的热点和前沿。目前一些四自由度并联机构已成功用于制造并联机床，医疗设备，微机电设备，多维力并联传感器等。查询到的近年来有关四自由度并联机器人机构的中国授权发明专利如下：CN100586666[发明授权]公布了一种四自由度并联机构，具有三维移动和一个转动；CN100553899[发明授权]公布了一种分岔四自由度并联机器人机构,具有4个PRPU分支；CN1170658C[发明授权]公布了一种四自由度并联机器人机构具有2个UPS分支和2个RPS分支；CN100411826C[发明授权]公布了一种二维平动二维转动的四自由度并联机器人机构，有2个交叉的PUU分支和2个非叉PUU分支；CN100354068C[发明授权]公布了具有被动约束分支四自由度并联机器人机构，具有4个SPS分支和1个SP被动分支；CN102601793B[发明授权]公布了新型空间全对称四自由度并联机构，具有4个PSS分支和1个中间被动分支；CN102601794B[发明授权]公布了具有调姿能力的高刚度四自由度并联机构，具有4个PRUP型分支分支，每个分支的第一驱动移动副与机座联接，第一移动副是用于调姿；CN100513062[发明授权]公布了一种四自由度并联机构，具有2个UPS型分支分支和2个UPR型分支分支；CN1211185C[发明授权]公布了用于虚拟轴数控机床和机器人的两平移两转动四自由度并联机构，其动平台是3副杆，机座是四副杆。
综上所述，上述四自由度并联机构各具特色，其动平台和机座都是四副杆的较多，其动平台和机座都是五副杆的较少，有一个机构动平台是三副杆和机座是四副杆，各分支各不相同。其它与本发明差距更大的四自由度并联机构不予赘述。
至今，用二副杆作为动平台，用四副杆作为机座构造对称式四自由度并联机构尚未见报道。如何提高四自由度并联机构工作空间，具有良好的平动性能，动平台具有各向平动同性，并能承受大变化载荷，一直是人本努力实现的目标。
发明内容：
本发明目的在于提供一种四自由度并联机构，使其具有结构简单、平动性好，工作空间大，向任意方向平动性能同性，承受大变化载荷能力强等优势。动平台与不同工具联接，可构造多种四自由度并联机器人和装备，尤其适合构造并联爬壁机器人。
本发明包括机座、动平台、第一横轴、第二横轴、四个结构相同的SPR(球副-移动副-转动副)型直线驱动分支。所述机座是四副杆，该机座的圆形板上设有四个球副座，该四个球副座均布在靠近圆形板边缘的圆周处；所述动平台是二副杆，该动平台的正四边形板的两个对边上分别设有相互平行的通孔，第一横轴和第二横轴分别穿过上述动平台两边的通孔，这两个横轴伸出通孔的两端均设有通孔，每一个横轴两端的通孔的轴线相互平行，并垂直于横轴；所述四个结构相同的SPR型直线驱动分支在动平台与机座之间呈圆周均布，它们均由上端转动副，中间移动副电动缸和下端球副组成，SPR型分支下端的球副与机座球副座联接，其中两个SPR型分支的上端分别通过转动副和第一横轴上的通孔与第一横轴的两端联接，且两端转动副相互平行；另外两个SPR型分支的上端分别通过转动副和第二横轴上的通孔与第二横轴两端联接，且两端转动副相互平行。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、整体结构对称，动平台具有各向平动同性的优势。
2、整体结构简单、承载力大、刚度高、灵活性好、工作空间大。
3、各分支结构相同，互换性好，容易安装与制造。
附图说明
图1是本发明的立体示意简图。
具体实施方式
在图1所述的4SPR+2R型四自由度并联机构示意图中，机座1是四副杆，该机座的圆形板上设有四个球副座，该四个球副座均布在靠近圆形板边缘的圆周处；动平台2是二副杆，该动平台的正四边形板的两个对边上分别设有相互平行的通孔，第一横轴3和第二横轴4分别穿过上述动平台两边的通孔，这两个横轴伸出通孔的两端均设有通孔，每一个横轴两端的通孔的轴线相互平行，并垂直于横轴；四个结构相同的SPR型直线驱动分支5在动平台与机座之间呈圆周均布，它们均由上端转动副5-3，中间移动副电动缸5-2和下端球副5-1组成，SPR型分支下端的球副与机座球副座联接，其中两个SPR型分支的上端分别通过转动副和第一横轴上的通孔与第一横轴的两端联接，且两端转动副相互平行；另外两个SPR型分支的上端分别通过转动副和第二横轴上的通孔与第二横轴两端联接，且两端转动副相互平行。
Claims (1)
1.一种4SPR+2R型四自由度并联机构，它包括机座、动平台、第一横轴、第二横轴、四个结构相同的SPR型直线驱动分支，其特征在于：所述机座是四副杆，该机座的圆形板上设有四个球副座，该四个球副座均布在靠近圆形板边缘的圆周处；所述动平台是二副杆，该动平台的正四边形板的两个对边上分别设有相互平行的通孔，第一横轴和第二横轴分别穿过上述动平台两边的通孔，这两个横轴伸出通孔的两端均设有通孔，每一个横轴两端的通孔的轴线相互平行，并垂直于横轴；所述四个结构相同的SPR型直线驱动分支在动平台与机座之间呈圆周均布，它们均由上端转动副，中间移动副电动缸和下端球副组成，SPR型分支下端的球副与机座球副座联接，其中两个SPR型分支的上端分别通过转动副和第一横轴上的通孔与第一横轴的两端联接，且两端转动副相互平行；另外两个SPR型分支的上端分别通过转动副和第二横轴上的通孔与第二横轴两端联接，且两端转动副相互平行。
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