CN105563460A - 一种1t&(1t1r)&2r五自由度解耦混联机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦混联机构。其主要包括一个两分支并联机构(1T1R)和连接在并联机构下端固定导轨1T以及连接其上端的串联支链2R组成。两分支并联机构由底平台、动平台、以及连接动平台和底平台的两个分支组成；固定导轨通过移动副与底平台连接；分支一由一个移动副和一个转动副组成；分支二由一个平行四边形铰链和三个转动副组成；动平台串接分支三由两个轴线相互垂直转动副组成。本发明可以实现两维移动和三维转动功能，结构简单，操作空间大、运动解耦，易于控制。
Description
所属技术领域
本发明属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦混联机构。
背景技术
混联机器人同时兼具串联机器人工作空间大、易控制，并联器人结构稳定、刚度大、误差积累少、动态性能好、易求得运动学反解等各自的优点，同时又能避免单纯串、并联构型缺点，在现代制造业中更具有实用性，己在焊接、喷漆、搬运、汽车装配、医疗等领域得到了应用。
由于混联机器人包涵并联结构，并联机构存在运动耦合性强的问题。混联机器人耦合性的存在使得机构在机构设计、计算分析和运动控制等方面存在着诸多问题。因此，为简化混联机器人的控制过程，提高混联机构的解耦性已经成为机构学研究领域的热点问题。
在五自由度混联机器人研究中，中国专利文献CN103433168A提出了一种五自由度混联喷涂机器人其串联运动单元具有三个转动自由度和一个移动自由度，并联喷涂作业单元具有由两个移动自由度。具有易于制造、方便控制，容易实现模块化等特点。中国专利文献CN1524662A提出了非对称空间5自由度混联机器人接其优点是模块化设计，可实现即插即用运动构件数量少，可降低运动过程中构件间产生干涉的可能性，具有高速度、高精度、高刚度的性能和工作空间大的特点。AdeptTechnology公司的5自由度AdeptQuattro机器人，由3平移1转动的4自由度并联机构的动平台再串联一个转动自由度构成。上述发明机构还没有能够实现三转两移的混联机构，解耦性也没有很好解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、易于控制、运动解耦的两移三转五自由度混联机构。其主要由一个两分支并联机构(1T1R)和连接在并联机构下端固定导轨1T以及连接其上端串联支链2R组成1T&(1T1R)&2R五自由度混联机构。两分支并联机构由底平台、动平台、以及连接动平台和底平台的两个分支组成；固定导轨通过移动副与底平台连接，其移动中心线与底平面平行。分支一由一个移动副和一个转动副组成，第一个连杆的一端通过移动副与底平台连接且方向垂直于底平面，该连杆的另一端通过转动副动平台连接；分支二由一个平行四边形铰链和三个转动副组成，第一个连杆的一端通过转动副与底平台连接且方向平行于底平面，该第一个连杆的另一端与平行四边形铰链连接，该平行四边形铰链另一端通过转动副与第二个连杆连接，连杆的另一端通过转动副与动平台连接；动平台串接分支三由两个转动副组成，第一个连杆通过转动副与动平台连接，第一个连杆另一端通过转动副与机构末端连接。
固定导轨通过移动副与底平台连接，其移动中心线与底平面平行。分支一中移动副中心线垂直于底平面，转动副轴线平行于底平面垂直于移动副中心线；分支二中第一个转动副与分支一中移动副中心线平行，平行四边形铰链中的转动副轴线垂直于第一个轴线且于底平面平行，铰链随后的两个轴线平行的转动副与铰链中转动副轴线平行；分支三中两转动副轴线相互垂直，与动平台连接的转动副轴线平行于动平台另一转动副轴线垂直于动平台。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、结构简单稳定，运动副都是低副，装配简单，可以降低制造成本；
2、实现了空间三个移动自由度和两个转动自由度解耦。
附图说明
图1是本发明的立体示意简图。
图2整体示意结构简图。
具体实施方式
在图2所示的一种两移三转五自由度解耦空间混联机构示意图中，固定导轨1、8通过移动副2、9与底平台3连接，分支一中第一连杆5的一端通过移动副4与底平台上3连接，第一连杆的另一端通过转动副6与动平台7连接。分支二支链第一连杆11的一端通过转动副10与底平台连接，第一连杆的另一端与平行四边形铰链12连接，平行四边形铰链另一端通过转动副13与第二个连杆14连接。连杆14另一端通过转动副15与动平台连接。与动平台串联的分支三通过支链中的第一连杆17通过转动副16与动平台连接，机构末端通过转动副18与连杆17的另一端连接。
移动副2、9中心线平行于底平面。分支一中的移动副4中心线垂直于底平面。转动副6轴线平行于底平面垂直于移动动副2的中心线；分支二中转动副9中心线平行于底平面且平行于移动副2、9的中心线与转动副6的轴线垂直。平行四边形铰链12中转动副轴线平行于转动副6的轴线。转动副13、15轴线相互平行且平行于转动副6的轴线垂直于转动副10的轴线；与动平台串联的分支三中转动副16轴线平行于转动副10的轴线且平行于动平台，转动副18轴线垂直于动平台且平行于移动副4中心线。
Claims (1)
1.一种三移两转五自由度解耦混联机构，其主要包括一个两分支并联机构和连接在并联机构下端固定导轨以及连接其上端串联分支三组成。两分支并联机构由底平台、动平台、以及连接动平台和底平台的两个分支组成。其特征在于：固定导轨通过移动副与底平台连接，其移动中心线与底平面平行。分支一由一个移动副和一个转动副组成，第一个连杆的一端通过移动副与底平台连接且方向垂直于底平面，该连杆的另一端通过转动副动平台连接；分支二由一个平行四边形铰链和三个转动副组成，第一个连杆的一端通过转动副与底平台连接且方向平行于底平面，该第一个连杆的另一端与平行四边形铰链连接，该平行四边形铰链另一端通过转动副与第二个连杆连接，连杆的另一端通过转动副与动平台连接；动平台串接分支三由两个转动副组成，第一个连杆通过转动副与动平台连接，第一个连杆另一端通过转动副与机构末端连接。
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