CN105090402A - 机械位移耦合与解耦机构 - Google Patents

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Abstract

提供一种机械位移耦合与解耦机构。在该机构中，输入滑道为槽状，侧边固定有输入点，两侧设置有两组侧轨且输入滑道能够沿侧轨做直线运动；输入杆甲与两组测轨平行安装，杆体穿过十字套筒的一条套管内，一个端头与输入滑道配合安装并能沿其滑动，另一个端头与中间连杆甲和乙共铰，中间连杆甲的另一端与输出杆甲铰接，中间连杆乙的另一端与输出杆乙铰接；十字套筒的另两个端头分别套于芯轨上，并能沿芯轨做平动，输出杆甲和乙分别穿过两个输出管轨，并能沿其做平动，输入杆乙穿过输入管轨，与十字管轨固连；输入杆甲和亿的运动方向始终垂直，输入管轨、芯轨、输出管轨、侧轨均为固定轨道。本公开机构原理简单，工作过程清楚，易于实现精确设计。

Description

机械位移耦合与解耦机构
技术领域
本公开涉及机械设计领域的机构设计，具体涉及一种机械位移耦合与解耦机构。
背景技术
在当前机械设计领域，传统的机构被认为是最易于使用的也是可靠性与安全性最高的机构。尤其是连杆类的机构，由于其各个单元件连接部分的元件在制造精度以及制造成本上均具有不可比拟的优势。连杆机构一般被用于机械传动尤其是平面或空间杆系运动机构中，作为机械位移传递而广泛传用。一般是单输入或单输出型，也就是说有一个输入点对应多个输出点，或者是多个输入点对应一个输出点。
但是，在使用到涉及多输入多输出状况下，连杆机构则很难实现，目前没有该方面的使用。一般对于多输入多输出方面的使用方面，针对双输入双输出型机构使用需求最为强烈。
对于双输入双输出类型的机械位移耦合与解耦方面，要面临着多个问题：1、两个输入之间的相互干扰问题，针对多输入单输出型的机构，一般多个输入点之间会产生作用力，相互制约，会出现纷争现象；2、输出之间的线性叠加问题，两个输出端之间，必须严格控制各个输入信号对应的输出位移是可线性叠加并且相互不影响其结果的。例如，当一个输入端的位移为零时，多个输出端的位移便是精确受这一个输入端的影响，另一个输入端也是同理。
发明内容
本公开旨在提供一种双输入双输出的机械位移耦合与解耦机构，以填补本领域的空白。
根据本公开的一方面，提供一种机械位移耦合与解耦机构。该机构包括输入滑道、输入杆甲、输入杆乙、十字套筒、中间连杆甲、中间连杆乙、输出杆甲、输出杆乙、芯轨、输入管轨、输出管轨、侧轨；输入滑道为槽状滑道，侧边固定有输入点，两侧设置有两组侧轨且输入滑道能够沿侧轨做直线运动；输入杆甲与两组测轨平行安装，杆体穿过十字套筒的一条套管内，一个端头与输入滑道配合安装并能够沿输入滑道滑动，另一个端头与中间连杆甲和中间连杆乙共铰，中间连杆甲的另一端与输出杆甲铰接，中间连杆乙的另一端与输出杆乙铰接；十字套筒的另外两个端头分别套于芯轨上，并能够沿芯轨做平动，输出杆甲和输出杆乙分别穿过两个输出管轨，并能够沿两个输出管轨做平动，输入杆乙穿过输入管轨，与十字管轨固连；输入杆甲的运动方向始终与输入杆乙的运动方向垂直，输入管轨、芯轨、输出管轨、侧轨均为固定轨道。
根据一个实施例，在机械位移耦合与解耦机构中，输入管轨、输出管轨、芯轨、侧轨与对应的输入杆、输出杆、十字套筒、输入滑道均可以为间隙配合。
根据一个实施例，输入杆甲的一个端头与输入滑道可以为间隙配合。
根据一个实施例，输入杆甲的一个端头与输入滑道可以为滚轮导槽机构。
根据一个实施例，输入管轨、输出管轨、芯轨、侧轨与对应的输入杆、输出杆、十字套筒、输入滑道配合截面可以为圆形、矩形、三角形或燕尾槽形。
根据一个实施例，一种机械位移耦合与解耦机构中输入管轨、输出管轨、芯轨、侧轨与对应的输入杆、输出杆、十字套筒、输入滑道之间可以填充有滚珠。
根据一个实施例，机械位移耦合与解耦机构中的中间连杆甲、中间连杆乙与输入杆甲的延长线所成的角度范围可以在30°～75°范围内。
根据一个实施例，中间连杆甲、中间连杆乙与输入杆甲的延长线所成的角度可以分别为45°和45°。
根据本公开的机械位移耦合与解耦机构，通过选用两组相互垂直的输入杆，使得两个输入信号互不干扰，互不影响，并且在力学方面能够得到完全的隔离；通过使用一个输入杆连接两个输出杆的形式，通过两个中间连杆实现两个输出杆的反向运动；通过使用另一个输入杆连接十字套筒所带动的所有机构，实现两个输出杆的同向运动；当两个输入杆同时发出不同的机械位移时，输出杆自动生成对应的耦合信号，而两个输出杆各自的信号不同，实现对机械位移的解耦。
本公开机构原理简单，工作过程清楚，易于实现精确设计，同时在设计中无需进行大量的计算，简单的运算即可实现，在工程控制及自动控制机械中具有一定应用价值。
附图说明
参照下面结合附图对本公开实施例的说明，会更加容易地理解本公开的以上和其它目的、特点和优点。在附图中，相同的或对应的技术特征或部件将采用相同或对应的附图标记来表示。
图1是例示根据本公开的机械位移耦合与解耦机构的结构的原理图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本公开作进一步详细描述。
图1是例示根据本公开的机械位移耦合与解耦机构100的结构的原理图。如图1所示，机械位移耦合与解耦机构100包括输入滑道102、输入杆甲1、输入杆乙2、十字套筒3、中间连杆甲6、中间连杆乙7、输出杆甲8、输出杆乙9、芯轨4、输入管轨10、输出管轨5、侧轨103。输入滑道102为槽状滑道，侧边固定有输入点101，两侧设置有两组侧轨103且输入滑道102能够沿侧轨103做直线运动。输入杆甲1与两组测轨103平行安装，杆体穿过十字套筒3的一条套管内，一个端头与输入滑道102配合安装并能够在沿输入滑道102滑动，另一个端头与中间连杆甲6和中间连杆乙7共铰。中间连杆甲6的另一端与输出杆甲8铰接，中间连杆乙7的另一端与输出杆乙9铰接。十字套筒的另外两个端头分别套于与芯轨4上，并能够沿芯轨4做平动。输出杆甲8和输出杆乙9分别穿过两个输出管轨5，并能够沿两个输出管轨5做平动。输入杆乙2穿过输入管轨10，与十字管轨固连。输入杆甲1的运动方向始终与输入杆乙10的运动方向垂直。输入管轨10、芯轨4、输出管轨5、侧轨103均为固定轨道。
输入管轨10、输出管轨5、芯轨4、侧轨103与对应的输入杆、输出杆、十字套筒3、输入滑道102均可以为间隙配合。配合精度例如但不限于f7/H8。
输入杆甲1的一个端头与输入滑道102可以为间隙配合，且可以为滚轮导槽机构；
中间连杆甲6、中间连杆乙7与输入杆甲1的延长线所成的角度可以分别为45°和45°。
在一个实施例中，输入管轨10、输入管轨5、芯轨4侧轨103与对应的输入杆、输出杆、十字套筒3、输入滑道102配合截面可以为圆形、矩形，也可以为三角形、亦可以为燕尾槽形。
在一个实施例中，输入管轨10、输入管轨5、芯轨4、侧轨103与对应的输入杆、输出杆、十字套筒3、输入滑道102之间可以填充有滚珠。
在一个实施例中，机械位移耦合与解耦机构100中的中间连杆甲7、中间连杆乙7与输入杆甲1的延长线所成的角度范围可以在30°～75°范围内。
下面以在机器人左右手控制的场景下为例，说明根据本公开的机械位移耦合与解耦机构的使用。不限于此，根据本公开的机械位移耦合与解耦机构可以在任何适当的场合下使用。
用于机器人左右手控制的机械位移耦合与解耦机构可以包括输入杆甲1、输入杆乙2、十字套筒3、中间连杆甲6、中间连杆乙7、输出杆甲8、输出杆乙9、芯轨4、输入管轨10、输出管轨5。其中，输入杆甲1穿过十字套筒3的一条套管内，与中间连杆甲6和中间连杆乙7共铰，中间连杆甲6的另一端与输出杆甲8铰接，中间连杆乙7的另一端与输出杆乙9铰接；十字套筒的另外两个端头分别套于与芯轨4上，并能够沿芯轨4做平动，输出杆甲8和输出杆乙9分别穿过两个输出管轨5，并能够沿两个输出管轨5做平动，输入杆乙2穿过输入管轨10，与十字管轨固连；输入杆甲1的运动方向始终与输入杆乙10的运动方向垂直，输入管轨10、芯轨4、输出管轨5均为固定轨道。输出杆甲8与机器人左手连接，输出杆乙9与机器人右手连接。
当一个机械位移信号给输入点101时，机器人的双手做开合运动；当另一个机械位移信号给输入杆乙2时，机器人的双手做同向摆动；当输入点101与输出杆乙2同时接受到机械位移信号时，便产生不同的耦合运动。同时，机器人的左手与右手实现不同的解耦运动，即双手即做同向摆动又做开合运动，开合量为两个机械位移信号的叠加。
综上所述，根据本公开的机械位移耦合与解耦机构，通过选用两组相互垂直的输入杆，使得两个输入信号互不干扰，互不影响，并且在力学方面能够得到完全的隔离；通过使用一个输入杆连接两个输出杆的形式，通过两个中间连杆实现两个输出杆的反向运动；通过使用另一个输入杆连接十字套筒所带动的所有机构，实现两个输出杆的同向运动；当两个输入杆同时发出不同的机械位移时，输出杆自动生成对应的耦合信号，而两个输出杆各自的信号不同，实现对机械位移的解耦。
本公开机构原理简单，工作过程清楚，易于实现精确设计，同时在设计中无需进行大量的计算，简单的运算即可实现，在工程控制及自动控制机械中具有一定应用价值。
以上，仅为本公开的具体实施例，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
附图标记列表
1-输入杆甲；2-输入杆乙；3-十字套筒；4-芯轨；5-输出管轨；6-中间连杆甲；7-中间连杆乙；8-输出杆甲；9-输出杆乙；10-输入管轨；101-输入点；102-输入滑道；103-侧轨；100-机械位移耦合与解耦机构。

Claims (8)

1.一种机械位移耦合与解耦机构(100)，包括输入滑道(102)、输入杆甲(1)、输入杆乙(2)、十字套筒(3)、中间连杆甲(6)、中间连杆乙(7)、输出杆甲(8)、输出杆乙(9)、芯轨(4)、输入管轨(10)、输出管轨(5)、侧轨(103)；所述输入滑道(102)为槽状滑道，侧边固定有所述输入点(101)，两侧设置有两组侧轨(103)且所述输入滑道(102)能够沿侧轨(103)做直线运动；所述输入杆甲(1)与所述两组测轨(103)平行安装，杆体穿过十字套筒(3)的一条套管内，一个端头与输入滑道(102)配合安装并能够沿输入滑道(102)滑动，另一个端头与中间连杆甲(6)和中间连杆乙(7)共铰，所述中间连杆甲(6)的另一端与输出杆甲(8)铰接，所述中间连杆乙(7)的另一端与所述输出杆乙(9)铰接；所述十字套筒的另外两个端头分别套于芯轨(4)上，并能够沿芯轨(4)做平动；所述输出杆甲(8)和输出杆乙(9)分别穿过两个输出管轨(5)，并能够沿两个输出管轨(5)做平动，输入杆乙(2)穿过输入管轨(10)，与十字管轨固连；并且所述输入杆甲(1)的运动方向始终与输入杆乙(10)的运动方向垂直，输入管轨(10)、芯轨(4)、输出管轨(5)、侧轨(103)均为固定轨道。
2.如权利要求1所述的机械位移耦合与解耦机构，其中，在所述机械位移耦合与解耦机构(100)中，所述输入管轨(10)、输出管轨(5)、芯轨(4)、侧轨(103)与对应的输入杆、输出杆、十字套筒(3)、输入滑道(102)均为间隙配合。
3.如权利要求2所述的机械位移耦合与解耦机构，其中，所述输入杆甲(1)的一个端头与所述输入滑道(102)为间隙配合。
4.如权利要求3所述的机械位移耦合与解耦机构，其中，所述输入杆甲(1)的一个端头与所述输入滑道(102)为滚轮导槽机构。
5.如权利要求1所述的机械位移耦合与解耦机构，其中，所述输入管轨(10)、输出管轨(5)、芯轨(4)、侧轨(103)与对应的输入杆、输出杆、十字套筒(3)、输入滑道(102)配合截面为圆形、矩形、三角形或燕尾槽形。
6.如权利要求1所述的机械位移耦合与解耦机构，其中，所述机械位移耦合与解耦机构(100)中输入管轨(10)、输出管轨(5)、芯轨(4)、侧轨(103)与对应的输入杆、输出杆、十字套筒(3)、输入滑道(102)之间填充有滚珠。
7.如权利要求2至4中任一项所述的机械位移耦合与解耦机构，其中，所述机械位移耦合与解耦机构(100)中的中间连杆甲(6)、中间连杆乙(7)与输入杆甲(1)的延长线所成的角度范围在30°～75°范围内。
8.如权利要求5所述的机械位移耦合与解耦机构，其中，中间连杆甲(6)、中间连杆乙(7)与输入杆甲(1)的延长线所成的角度分别为45°和45°。
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