CN105729447A - 一种无伴随运动多转动中心两转一移并联机构 - Google Patents

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CN105729447A CN201610254703.6A CN201610254703A CN105729447A CN 105729447 A CN105729447 A CN 105729447A CN 201610254703 A CN201610254703 A CN 201610254703A CN 105729447 A CN105729447 A CN 105729447A
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陈子明
魏雪丹
刘晓檬
张扬
黄坤
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Yanshan University
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Yanshan University
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0033—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a prismatic joint at the base

Abstract

一种无伴随运动多转动中心两转一移并联机构，它包括定平台、动平台和连接这两平台的三个结构完全相同的活动分支，每个活动分支均由移动副P1、转动副R1、移动副P2、转动副R2和转动副R3依次连接构成，转动副R1的轴线与移动副P1的轴线相互平行；转动副R2的轴线与转动副R1的轴线相互垂直；转动副R2的轴线与移动副P2的轴线相互垂直；转动副R3的轴线与转动副R2的轴线相互垂直；上述移动副P1、转动副R3分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等，转动副R1的轴线和转动副R3的轴线相交于空间一点。本发明具有两个转动自由度和一个移动自由度，可以实现绕空间一定范围内任意点的连续转动，具有广阔的应用前景。

Description

一种无伴随运动多转动中心两转一移并联机构
技术领域本发明属于机器人领域，特别涉及一种并联机构。
背景技术具有两个转动自由度和一个移动自由度的并联机构在机械工业领域有着广泛的应用。
在传统的两转一移并联机构中，机构的动平台没有水平方向的移动自由度，但动平台的中心点却可以发生水平方向的移动。学者们将机构中的这种在非自由度方向上的移动称为“伴随运动”。伴随运动的存在会对机构的轨迹标定和轨迹规划带来不便，并且增加控制的复杂度。因此，通过合理的设计来减少或消除机构的伴随运动是在进行机构设计时需要解决的一个问题。
很多学者曾针对两转一移并联机构中的伴随运动问题进行过专门的研究，并设计出一些没有伴随运动的并联机构(CN101518898A，CN101497167A)。但这些机构的各个分支不完全相同，机构的加工及维护成本较高；且机构的动平台只能实现绕某个点的转动，给机构的运动控制带来很大不便。
发明内容本发明的目的在于提供一种成本低、加工和安装难度低且易于控制的无伴随运动多转动中心两转一移并联机构。
本发明包括定平台、动平台和连接这两平台的三个结构完全相同的活动分支，每个活动分支中的第一连杆的一端通过移动副P1与定平台连接，该第一连杆的另一端通过转动副R1与第二连杆的一端连接，该第二连杆的另一端通过移动副P2与第三连杆的一端连接，该第三连杆的另一端通过转动副R2与第四连杆的一端连接，该第四连杆的另一端通过转动副R3与动平台连接；其中，活动分支中的转动副R1的轴线与移动副P1的轴线相互平行，转动副R2的轴线与转动副R1的轴线相互垂直，转动副R2的轴线与移动副P2的轴线相互垂直，转动副R3的轴线与转动副R2的轴线相互垂直，移动副P1、转动副R3分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等，转动副R3的轴线与转动副R1的轴线相交于空间一点。上述轴线相互垂直的转动副R3和转动副R2可以替换为一个万向铰链，上述轴线相互平行的移动副P1和转动副R1可以替换为一个圆柱副。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明具有两个转动自由度和一个移动自由度，可以实现绕空间一定范围内任意点的连续转动，能有效地避免伴随运动的发生。
2、三个分支完全相同，容易制造和装配，且维护成本较低。
附图说明：
图1是本发明实施例1的立体示意图。
图2是本发明实施例2的立体示意图。
图3是本发明实施例3的立体示意图。
图4是本发明实施例4的立体示意图。
具体实施方式：
实施例1
在图1所示的无伴随运动多转动中心两转一移并联机构的立体示意图中，三条结构完全相同的活动分支连接定平台1和动平台2，每个活动分支中的第一连杆3的一端通过移动副P1与定平台连接，该第一连杆的另一端通过转动副R1与第二连杆4的一端连接，该第二连杆的另一端通过移动副P2与第三连杆5的一端连接，该第三连杆的另一端通过转动副R2与第四连杆6的一端连接，该第四连杆的另一端通过转动副R3与动平台连接；上述转动副R1的轴线与移动副P1的轴线相互平行，转动副R2的轴线与转动副R1的轴线相互垂直，转动副R2的轴线与移动副P2的轴线相互垂直，转动副R3的轴线与转动副R2的轴线相互垂直；上述移动副P1、转动副R3分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等；转动副R3的轴线与转动副R1的轴线相交于空间一点。
实施例2
如图2所示，三条结构完全相同的活动分支连接定平台1和动平台2，每个活动分支中的第二连杆4的一端通过圆柱副C1与定平台连接，该第二连杆的另一端通过移动副P2与第三连杆5的一端连接，该第三连杆的另一端通过转动副R2与第四连杆6连接，该第四连杆的另一端通过转动副R3与动平台连接；上述转动副R2的轴线与圆柱副C1的轴线相互垂直，转动副R2的轴线与移动副P2的轴线相互垂直，转动副R3的轴线与转动副R2的轴线相互垂直，圆柱副C1、转动副R3分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等；转动副R3的轴线与圆柱副C1的轴线相交于空间一点。
实施例3
如图3所示，三条结构完全相同的活动分支连接定平台1和动平台2，每个活动分支中的第二连杆4的一端通过圆柱副C1与定平台连接，该第二连杆的另一端通过移动副P2与第三连杆5的一端连接，该第三连杆的另一端通过万向铰链U1与动平台连接；该万向铰链U1由两个轴线相互垂直相交的转动副构成；其中，万向铰链U1中与第三连杆连接的转动副的轴线与圆柱副C1的轴线相互垂直，万向铰链U1中与第三连杆连接的转动副的轴线也与移动副P2的轴线相互垂直；圆柱副C1、万向铰链U1中与动平台连接的转动副分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等；万向铰链U1中与动平台连接的转动副的轴线与圆柱副C1的轴线相交于空间一点。
实施例4
如图4所示，三条结构完全相同的活动分支连接定平台1和动平台2，每个活动分支中的第一连杆3的一端通过移动副P1与定平台连接，该第一连杆的另一端通过转动副R1与第二连杆4的一端连接，该第二连杆的另一端通过移动副P2与第三连杆5的一端连接，该第三连杆的另一端通过万向铰链U1与动平台连接；该万向铰链U1由两个轴线相互垂直相交的转动副构成；转动副R1的轴线与移动副P1的轴线相互平行，万向铰链U1中与第三连杆连接的转动副的轴线与转动副R1的轴线相互垂直，万向铰链U1中与第三连杆连接的转动副的轴线与上述移动副P2的轴线相互垂直，移动副P1、万向铰链U1中与动平台连接的转动副分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等；万向铰U1链中与动平台连接的转动副的轴线与转动副R1的轴线相交于空间一点。

Claims (3)

1.一种无伴随运动多转动中心两转一移并联机构，它包括定平台、动平台和连接这两平台的三个结构完全相同的活动分支，其特征在于：所述活动分支中的第一连杆的一端通过移动副P1与定平台连接，该第一连杆的另一端通过转动副R1与第二连杆的一端连接，该第二连杆的另一端通过移动副P2与第三连杆的一端连接，该第三连杆的另一端通过转动副R2与第四连杆的一端连接，该第四连杆的另一端通过转动副R3与动平台连接；其中，活动分支中的转动副R1的轴线与移动副P1的轴线相互平行，转动副R2的轴线与转动副R1的轴线相互垂直，转动副R2的轴线与移动副P2的轴线相互垂直，转动副R3的轴线与转动副R2的轴线相互垂直，移动副P1、转动副R3分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等，转动副R3的轴线与转动副R1的轴线相交于空间一点。
2.根据权利要求1所述的一种无伴随运动多转动中心两转一移并联机构，其特征在于：所述轴线相互垂直的转动副R3和转动副R2替换为一个万向铰链。
3.根据权利要求1所述的一种无伴随运动多转动中心两转一移并联机构，其特征在于：所述轴线相互平行的移动副P1和转动副R1替换为一个圆柱副。
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