CN104875184A - 一种完全解耦3t1r空间并联机器人机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种完全解耦3T1R空间并联机器人机构。机构由四条支链连接动平台7和定平台1组成。第一条支链由圆柱副2、转动副3、转动副4、转动副5、转动副6组成;第二条支链由转动副8、转动副9、圆柱副10、转动副11、转动副12组成;第三条支链由圆柱副13、移动副14、移动副15组成;第四条支链由转动副16、转动副17、移动副18、移动副19、移动副20组成;其中圆柱副2的移动方向、转动副12、移动副15、移动副20为输入驱动,且其直接与固定基座相连。本发明属于完全解耦四自由度并联机构,实现三移一转空间运动,可用于并联机构、工业机器人、微操作等领域,具有结构紧凑、控制简单、刚性好等特点,具有很好的应用前景。
Description
所属技术领域
本发明属于并联机器人领域,具体涉及到一种完全解耦3T1R空间并联机器人机构。
背景技术
并联机构是指由若干条支链连接定平台和动平台的一类机构,与传统的串联机构相比,并联机构具有一些独特的优点,如承载能力高、刚度相对较强、惯性相对较小、具有较高的动态性等。因此并联机构被广泛应用于工业、航天、农业等领域中,其中Delta机构在工业上已得到广泛应用。
串联机构的正解容易,串联机构的控制简单,在工业上的应用非常广泛。并联机构的结构较复杂,其正解相对较难,所以并联机构的控制问题阻碍了并联机构的应用发展。
并联机构是由若干条支链连接定平台和动平台组成的,所以其机构会比串联机构更复杂,也会带来机构刚性低,结构不稳定的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种完全解耦3T1R空间并联机器人机构,实现三移一转空间运动,解决目前并联机构存在的解耦性难、结构不稳定、刚性差的问题。
本发明是由定平台1、动平台7、四条支链组成;支链一的圆柱副2的转动轴线方向、转动副3和转动副4的转动轴线方向相同,且与动平台7的转动轴线方向相同,转动副5的转动轴线方向和转动副6的转动轴线方向相同,且垂直于圆柱副2的转动轴线方向;支链二中转动副8和转动副9的转动轴线方向相同,垂直于动平台7的转动方向,圆柱副10、转动副11和转动副12的转动轴线方向相同,与动平台7的转动轴线方向相同;支链三中圆柱副13的轴线方向与动平台的转动方向相同,移动副14和移动副15的移动方向不共线,且均垂直于圆柱副13的轴线方向;支链四中转动副16、转动副17的轴线相互平行且与动平台的转动轴线方向共线,移动副18的轴线方向与动平台的移动方向共线,移动副19的轴线方向与移动副15的轴线方向共线,移动副20的轴线方向垂直于移动副19和移动副15的轴线方向。[6]本发明与其他技术相比,优点为:(1)本发明专利公开了完全解耦3T1R四自由度并联机器人机构,实现了三移一转四自由度运动,机构采用独立驱动支链理论,具有完全解耦的特点,同时机构的四条支链分别控制机构的四个输出自由度,简化了机构的复杂度,增加了机构的稳定性。(2)机构采用2R平行子链代替一般机构的移动驱动,机构支链中尽量采用铰链连接,使得机构具有结构简单紧凑,刚性好的特点。(3)本发明中提供给四条分支的驱动直接安装在机架上,可以增加机构运动的稳定性,提高机构运动的速度和精度,使得机构的可操作性和可实现性大大增强。
附图说明:
图1为本发明的结构示意图
具体实施方式:
如图1中所示,一种完全解耦3T1R空间并联机器人机构,由定平台1、动平台7、四条支链组成;支链一的圆柱副2的转动轴线方向、转动副3和转动副4的转动轴线方向相同,且与动平台7的转动轴线方向相同,转动副5的转动轴线方向和转动副6的转动轴线方向相同,且垂直于圆柱副2的转动轴线方向;支链二中转动副8和转动副9的转动轴线方向相同,垂直于动平台7的转动方向,圆柱副10、转动副11和转动副12的转动轴线方向相同,与动平台7的转动轴线方向相同;支链三中圆柱副13的轴线方向与动平台的转动方向相同,移动副14和移动副15的移动方向不共线,且均垂直于圆柱副13的轴线方向;支链四中转动副16、转动副17的轴线相互平行且与动平台的转动轴线方向共线,移动副18的轴线方向与动平台的移动方向共线,移动副19的轴线方向与移动副15的轴线方向共线,移动副20的轴线方向垂直于移动副19和移动副15的轴线方向。由转动副3和转动副4,转动副5和转动副6,转动副8和转动副9,转动副11和转动副12,转动副16和转动副17均是由转动副构成的一个2R平行子链,这种2R子链之间不能含有其它运动副。其中圆柱副2的移动方向、转动副12、移动副15、移动副20为输入驱动,且其直接与固定基座相连,实现了机构的三维移动和一维转动运动。
Claims (4)
1.一种完全解耦3T1R空间并联机器人机构,实现三移一转空间运动,它包括定平台1、动平台7和四条支链组成;第一条支链由圆柱副2、转动副3、转动副4、转动副5、转动副6组成;第二条支链由转动副8、转动副9、圆柱副10、转动副11、转动副12组成;第三条支链由圆柱副13、移动副14、移动副15组成;第四条支链由转动副16、转动副17、移动副18、移动副19、移动副20组成;这种并联机构结构紧凑、控制简单、刚性好。
2.根据权利要求1所述的一种完全解耦3T1R空间并联机器人机构。其特征在于,支链一的圆柱副2的转动轴线方向、转动副3和转动副4的转动轴线方向相同,且与动平台7的转动轴线方向相同,转动副5的转动轴线方向和转动副6的转动轴线方向相同,且垂直于圆柱副2的转动轴线方向;支链二中转动副8和转动副9的转动轴线方向相同,垂直于动平台7的转动方向,圆柱副10、转动副11和转动副12的转动轴线方向相同,与动平台7的转动轴线方向相同;支链三中圆柱副13的轴线方向与动平台的转动方向相同,移动副14和移动副15的移动方向不共线,且均垂直于圆柱副13的轴线方向;支链四中转动副16、转动副17的轴线相互平行且与动平台的转动轴线方向共线,移动副18的轴线方向与动平台的移动方向共线,移动副19的轴线方向与移动副15的轴线方向共线,移动副20的轴线方向垂直于移动副19和移动副15的轴线方向。
3.如权利要求1中所述的一种完全解耦3T1R空间并联机器人机构,其特点在于,采用独立驱动支链理论,即一条支链控制动平台的一个输出自由度;且其驱动均直接安装在接近基座处,这种机构具有结构紧凑,控制简单,刚性好等特点。
4.如权利要求1中所述的一种完全解耦3T1R空间并联机器人机构,转动副3和转动副4,转动副5和转动副6,转动副8和转动副9,转动副11和转动副12,转动副16和转动副17均是由转动副构成的一个2R平行子链,这种2R子链之间不能含有其它运动副。
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