CN104647355A - 一种工作空间可调的并联平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工作空间可调的并联平台，包括底座、3个滑动驱动装置、连杆机构和动平台；3个滑动驱动装置通过螺栓固定在底座上，呈中心对称布置，组成部件完全相同，包括驱动器、转轴、丝杠、丝杠座、联轴器、电机、导轨、丝杠螺母、驱动器承载台；连杆机构包括3个主动杆和3个从动杆，分别与滑动驱动装置和动平台铰接固定本发明的一通过驱动三个滑动驱动装置上的电机，调节驱动器的位置，并联平台可获得不同的工作空间；当运动轨迹要经过某些奇异位形附近时，联合控制三个滑动驱动装置上的驱动器和电机，构成冗余驱动并联机构进行耦合控制，可有效避开奇异位形、从而解决现有的并联平台工作空间小、奇异位形处运动控制不准确的问题。

Description

一种工作空间可调的并联平台
技术领域
本发明涉及一种并联平台，具体是一种工作空间可调的并联平台。
背景技术
并联平台是一种典型的并联机构，具有结构刚度大、承载能力强、定位精度高等优点，广泛应用于微操作机器人、生物医学、精密加工等领域。
并联平台的结构主要由底座、连杆机构和动平台组成，动平台的工作区域是并联平台的工作空间，是衡量并联平台工作性能的重要指标，同时，工作空间分析也是设计并联平台的首要环节。
然而，现有的并联平台的一个最大弱点就是工作空间小，有时无法实现所要求的功能；另外，奇异位形是一种特殊位型，是机构固有的性质，当并联平台位于奇异位形时，其正常的自由度发生瞬间改变，不利于平台运动的精确控制。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种工作空间可调的并联平台，能够解决现有的并联平台工作空间小、奇异位形处运动控制不准确的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种工作空间可调的并联平台，包括底座、滑动驱动装置一、滑动驱动装置二、滑动驱动装置三、连杆机构和动平台；
所述的滑动驱动装置一、滑动驱动装置二、滑动驱动装置三分别通过螺栓固定在底座上；
所述的连杆机构包括主动杆一、主动杆二、主动杆三、从动杆一、从动杆二以及从动杆三；
所述的从动杆一的一端与主动杆一的一端铰接，主动杆一的另一端与滑动驱动装置一上伸出的转轴铰接，从动杆一的另一端与动平台铰接；
所述的从动杆二的一端与主动杆二的一端铰接，主动杆二的另一端与滑动驱动装置二上伸出的转轴铰接，从动杆二的另一端与动平台铰接；
所述的从动杆三的一端与主动杆三的一端铰接，主动杆三的另一端与滑动驱动装置三上伸出的转轴铰接，从动杆三的另一端与动平台铰接。
所述的滑动驱动装置一包括驱动器、转轴、丝杠、丝杠座、联轴器、电机、导轨、丝杠螺母和驱动器承载台；
所述的丝杠座通过螺栓固定在底座上，导轨通过螺钉安装在丝杠座的两侧，驱动器承载台两端镶嵌在导轨上，丝杠螺母与驱动器承载台通过螺钉固定，驱动器通过螺栓安装在驱动器承载台上，丝杠和电机安装在丝杠座上，丝杠的一端与电机的转轴通过联轴器连接固定；其中，所述的滑动驱动装置一、滑动驱动装置二、滑动驱动装置三的组成部分完全相同。
所述的滑动驱动装置一、滑动驱动装置二、滑动驱动装置三在底座上呈中心对称布置。
工作原理：在并联平台各尺寸参数确定的情况下，驱动三个滑动驱动装置上的电机，调节驱动器的位置，由于驱动器之间的相对位置发生变化，并联平台具有了不同的工作空间；同时控制三个滑动驱动装置上的驱动器，能够实现动平台的正常轨迹运动，当运动轨迹要经过某些奇异位形附近时，联合控制三个滑动驱动装置上的驱动器和电机，构成冗余驱动并联机构进行耦合控制来避开奇异位形。
与现有的并联平台相比，本发明通过驱动三个滑动驱动装置上的电机，调节驱动器的位置，并联平台可获得不同的工作空间；当运动轨迹要经过某些奇异位形附近时，联合控制三个滑动驱动装置上的驱动器和电机，构成冗余驱动并联机构进行耦合控制，可有效避开奇异位形、从而解决现有的并联平台工作空间小、奇异位形处运动控制不准确的问题。
附图说明
图1为本发明的并联平台的总装图；
图2为本发明的滑动驱动装置的结构主视图；
图3为本发明的滑动驱动装置的左视图；
图4为各不同驱动副位置处并联平台的工作空间图；
图5为一逆奇异位形图；
图6为一正奇异位形图。
图中：1、底座，2-1、滑动驱动装置一， 2-2、滑动驱动装置二， 2-3、滑动驱动装置三， 3-1-1、主动杆一，3-1-2、主动杆二，3-1-3、主动杆三，3-2-1、从动杆一，3-2-2、从动杆二，3-2-3、从动杆三，4、动平台，2-1-1、驱动器，2-1-2、转轴一，2-1-3、丝杠，2-1-4、丝杠座，2-1-5、联轴器，2-1-6、电机，2-1-7、导轨，2-1-8、丝杠螺母，2-1-9、驱动器承载台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种工作空间可调的并联平台，包括底座1、滑动驱动装置一2-1、滑动驱动装置二2-2、滑动驱动装置三2-3、连杆机构和动平台4；
所述的滑动驱动装置一2-1、滑动驱动装置二2-2、滑动驱动装置三2-3分别通过螺栓固定在底座1上；
所述的连杆机构包括主动杆一3-1-1、主动杆二3-1-2、主动杆三3-1-3、从动杆一3-2-1、从动杆二3-2-2以及从动杆三3-2-3；
所述的从动杆一3-2-1的一端与主动杆一3-1-1的一端铰接，主动杆一3-1-1的另一端与滑动驱动装置一2-1上伸出的转轴一2-1-2铰接，从动杆一3-2-1的另一端与动平台4铰接；
所述的从动杆二3-2-2的一端与主动杆二3-1-2的一端铰接，主动杆二3-1-2的另一端与滑动驱动装置二2-2上伸出的转轴二铰接，从动杆二3-2-2的另一端与动平台4铰接；
所述的从动杆三3-2-3的一端与主动杆三3-1-3的一端铰接，主动杆三3-1-3的另一端与滑动驱动装置三2-3上伸出的转轴三铰接，从动杆三3-2-3的另一端与动平台4铰接。
如图2和图3所示，所述的滑动驱动装置一2-1包括驱动器2-1-1、转轴2-1-2、丝杠2-1-3、丝杠座2-1-4、联轴器2-1-5、电机2-1-6、导轨2-1-7、丝杠螺母2-1-8和驱动器承载台2-1-9；
所述的丝杠座2-1-4通过螺栓固定在底座1上，导轨2-1-7通过螺钉安装在丝杠座2-4的两侧，驱动器承载台2-1-9两端镶嵌在导轨2-1-7上，丝杠螺母2-1-8与驱动器承载台2-1-9通过螺钉固定，驱动器2-1-1通过螺栓安装在驱动器承载台2-1-9上，丝杠2-1-3和电机2-1-6安装在丝杠座2-1-4上，丝杠2-1-3的一端与电机2-1-6的转轴通过联轴器2-1-5连接固定；其中，所述的滑动驱动装置一2-1、滑动驱动装置二2-2、滑动驱动装置三2-3的组成部分完全相同，其中，转轴二设置在滑动驱动装置二2-2上、转轴三设置在滑动驱动装置三2-3上，并其位置与图2的转轴2-1-2相对应。
所述的滑动驱动装置一2-1、滑动驱动装置二2-2、滑动驱动装置三2-3在底座1上呈中心对称布置。
实施例1：在并联平台各尺寸参数确定的情况下，驱动滑动驱动装置一2-1上的电机2-1-6，通过联轴器2-1-5带动丝杠2-1-3转动，从而使丝杠螺母2-1-8移动，固接在丝杠螺母2-1-8上的驱动器承载台2-1-9承载着驱动器2-1-1在导轨2-1-7上同步移动；滑动驱动装置二2-2，滑动驱动装置三2-3上的驱动器移动原理与滑动驱动装置一2-1完全相同。
通过驱动三个滑动驱动装置上的电机使三个驱动器的相对位置发生变化，如图4所示，三个驱动器移动到距离电机最远端时，动平台4的工作空间区域如a所示，三个驱动器依次移动至距离电机最近端，动平台4的工作空间区域依次如b、c、d所示，实现动平台4工作空间的可调功能。
实施例2：在并联平台各尺寸参数确定的情况下，同时控制三个滑动驱动装置上的驱动器，能够实现动平台4的正常轨迹运动，但当运动轨迹要经过某些奇异位形附近时，如图5所示，一支链上主动杆与从动杆共线，如图6所示，三个从动杆所在直线交于一点，并联平台的自由度要发生瞬间改变，对并联平台的控制产生影响。此时，联合控制三个滑动驱动装置上的驱动器和电机，构成冗余驱动并联机构进行耦合控制，可以有效的避开奇异位形。

Claims (3)

1.一种工作空间可调的并联平台，其特征在于，包括底座（1）、滑动驱动装置一（2-1）、滑动驱动装置二（2-2）、滑动驱动装置三（2-3）、连杆机构和动平台（4）；
所述的滑动驱动装置一（2-1）、滑动驱动装置二（2-2）、滑动驱动装置三（2-3）分别通过螺栓固定在底座（1）上；
所述的连杆机构包括主动杆一（3-1-1）、主动杆二（3-1-2）、主动杆三（3-1-3）、从动杆一（3-2-1）、从动杆二（3-2-2）以及从动杆三（3-2-3）；
所述的从动杆一（3-2-1）的一端与主动杆一（3-1-1）的一端铰接，主动杆一（3-1-1）的另一端与滑动驱动装置一（2-1）上伸出的转轴一（2-1-2）铰接，从动杆一（3-2-1）的另一端与动平台（4）铰接；
所述的从动杆二（3-2-2）的一端与主动杆二（3-1-2）的一端铰接，主动杆二（3-1-2）的另一端与滑动驱动装置二（2-2）上伸出的转轴二铰接，从动杆二（3-2-2）的另一端与动平台（4）铰接；
所述的从动杆三（3-2-3）的一端与主动杆三（3-1-3）的一端铰接，主动杆三（3-1-3）的另一端与滑动驱动装置三（2-3）上伸出的转轴三铰接，从动杆三（3-2-3）的另一端与动平台（4）铰接。
2.根据权利要求1所述的一种工作空间可调的并联平台，其特征在于：所述的滑动驱动装置一（2-1）包括驱动器（2-1-1）、转轴（2-1-2）、丝杠（2-1-3）、丝杠座（2-1-4）、联轴器（2-1-5）、电机（2-1-6）、导轨（2-1-7）、丝杠螺母（2-1-8）和驱动器承载台（2-1-9）；
所述的丝杠座（2-1-4）通过螺栓固定在底座（1）上，导轨（2-1-7）通过螺钉安装在丝杠座（2-4）的两侧，驱动器承载台（2-1-9）两端镶嵌在导轨（2-1-7）上，丝杠螺母（2-1-8）与驱动器承载台（2-1-9）通过螺钉固定，驱动器（2-1-1）通过螺栓安装在驱动器承载台（2-1-9）上，丝杠（2-1-3）和电机（2-1-6）安装在丝杠座（2-1-4）上，丝杠（2-1-3）的一端与电机（2-1-6）的转轴通过联轴器（2-1-5）连接固定；其中所述的滑动驱动装置一（2-1）、滑动驱动装置二（2-2）、滑动驱动装置三（2-3）的组成部分完全相同。
3.根据权利要求1或2所述的一种工作空间可调的并联平台，其特征在于：所述的滑动驱动装置一（2-1）、滑动驱动装置二（2-2）、滑动驱动装置三（2-3）在底座（1）上呈中心对称布置。
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