CN105563462A - 一种(1t2r)&1t1r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。其主要由一个并联机构(1T2R)以及连接在其上端的串联支链1T1R组成，并联机构由定平台、动平台、以及连接定平台和动平台的三个分支组成。分支一由一个移动副和四个转动副以及连接它们的四个连杆组成；分支二由一个移动副和一个万向铰以以及连接它们的连杆组成。分支三由一个圆柱副和四个转动副以及连接它们的四个连杆组成；串联支链分支四由一个移动副以及一个转动副组成。本发明实现两移三转功能，结构稳定，运动解耦，易于控制，承载力强。
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。故其在工业机床、医疗器械、产品码垛等领域广泛应用。
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。对于五自由度混联机构的解耦性研究取得一些进展，例如，中国专利文献CN102120205A提出了一种单喷枪喷涂五轴混联机器人，该机构不仅编程容易，制造及控制精度也易提高，完全解耦。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。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稳定简单、易于控制、运动解耦的两移三转五自由度混联机构。其主要由一个并联机构(1T2R)以及连接在其上端的串联支链1T1R组成(1T2R)&1T1R混联机构，并联机构由定平台、动平台、以及连接定平台和动平台的三个分支组成。分支一由一个移动副和四个转动副以及连接它们的四个连杆组成。第一个连杆的一端通过转动副与底平台连接，该第一个连杆的另一端通过移动副与第二个连杆的一端连接，该第二个连杆的另一端通过转动副与第三个连杆的一端连接，该第三个连杆的另一端通过转动副与第四个连杆的一端连接，该第四个连杆的另一端通过转动副与动平台连接。移动副中心线平行于定平台。前两个转动副轴线相互平行且垂直于定平面和移动副中心线，并垂直于随后两个轴线平行的转动副；分支二由一个移动副和一个万向铰以以及连接它们的连杆组成第一个连杆的一端通过移动副与底平台连接，该连杆的另一端通过万向铰与动平台连接，万向铰的两个轴线与移动副移动方向垂直，移动副中心线平行于定平台；第三个分支中的第一个连杆的一端通过转动副与定平台连接，该第一个连杆的另一端通过转动副与第二个连杆连接，该第二个连杆的另一端通过转动副与第三个连杆连接，该第三个连杆的另一端通过转动副与动平台连接，万向铰的两个轴线与移动副移动方向垂直；分支三由一个圆柱副和四个转动副以及连接它们的四个连杆组成。第一个连杆的一端通过圆柱副与底平台连接，该第一个连杆的另一端通过转动副与第二个连杆连接，该第二个连杆的另一端通过转动副与第三个连杆连接，该第三个连杆的另一端通过转动副与动平台连接。与定平台连接圆柱副轴线平行于定平台，并与随后两个转动副轴线垂直，与动平台连接的转动副轴线平行于动平面并平行于紧邻的转动副轴线垂直于前两个轴线平行的移动副；分支四由一个移动副以及一个转动副组成。第一个连杆的一端通过移动副与动平台滑槽连接，该第一个连杆的另一端通过转动副与机构末端连接。移动副中心线平行于定平台转动副轴线平行于动平台且垂直于移动副轴线。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、结构简单，运动副都是低副，装配简单，可以降低制造成本；
2、实现了空间两个移动自由度和三个转动自由度解耦。
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，分支一中的第一连杆2的一端通过转动副3与定平台连接，该连杆5的另一端通过移动副4与连杆2的一端连接，该连杆的另一端通过转动副6与连杆7连接；该连杆的另一端通过转动副8与连杆9，连杆9另一端通过转动副10与动平台11连接；分支二中的第一连杆14通过移动副15与定平台滑槽连接，该第一连杆的另一端通过万向铰13与动平台连接；分支三中的第一连杆18的一端通过圆柱副17与定平台连接，该第一连杆18的另一端通过转动副19与第二连杆20的一端连接，该第二连杆的另一端通过转动副21与第三连杆22的一端连接，该第三连杆的另一端通过转动副23与连杆24连接。该第四连杆的另一端通过转动副25与动平台相连；分支四中的第一个连杆27通过移动副26与动平台滑槽12连接，机构末端通过转动副28与连杆27连接。
分支一中的转动副3的轴线垂直于定平台，移动副4中心线平行于定平台，转动副6的轴线平行于转动副3的轴线，转动副8、10轴线相互平行且平行于定平台；分支二中移动副15的中心线方向与定平台1平行，垂直于分支一中转动副3、6、8、10轴线方向，万向铰中离动平台最近的转动副轴线方向与分支一转动副8、10轴线方向平行万向铰中另一轴线方向垂直于定平面1与转动副3、6轴线平行；分支三中圆柱副17轴线平行于定平面且平行于转动副8、10轴线，垂直于转动副3、6轴线转动副19、21轴线互相平行且垂直于定平台，转动副23、25轴线相互平行且平行于圆柱副17；分支四中移动副26中心线平行于动平台。
Claims (1)
1.一种(1T2R)&1T1R五自由度解耦混联机构，其主要包括一个并联机构以及连接在其上端的串联支链分支四，并联机构由定平台、动平台、以及连接定平台和动平台的三个分支组成。其特征在于：其底平台为长方形结构，动平台为类三角形结构。分支一由一个移动副和四个转动副以及连接它们的四个连杆组成，第一个连杆的一端通过转动副与底平台连接，该第一个连杆的另一端通过移动副与第二个连杆的一端连接，该第二个连杆的另一端通过转动副与第三个连杆的一端连接，该第三个连杆的另一端通过转动副与第四个连杆的一端连接，该第四个连杆的另一端通过转动副与动平台连接，前两个转动副轴线相互平行且垂直于定平面和移动副中心线，并垂直于随后两个轴线平行的转动副；分支二由一个移动副和一个万向铰以以及连接它们的连杆组成，第一个连杆的一端通过移动副与底平台连接，该连杆的另一端通过虎克铰与动平台连接，虎克铰的两个轴线与移动副移动方向垂直；第三个分支中的第一个连杆的一端通过转动副与定平台连接，该第一个连杆的另一端通过转动副与第二个连杆连接，该第二个连杆的另一端通过转动副与第三个连杆连接，该第三个连杆的另一端通过转动副与动平台连接，万向铰的两个轴线与移动副移动方向垂直；分支三由一个圆柱副和四个转动副以及连接它们的四个连杆组成，第一个连杆的一端通过圆柱副与底平台连接，该第一个连杆的另一端通过转动副与第二个连杆连接，该第二个连杆的另一端通过转动副与第三个连杆连接，该第三个连杆的另一端通过转动副与动平台连接；分支四由一个移动副以及一个转动副组成。第一个连杆的一端通过移动副与动平台滑槽连接，该第一个连杆的另一端通过转动副与机构末端连接。
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