CN105856197A - 无不期望转动的纯平动3-upu并联机构 - Google Patents

无不期望转动的纯平动3-upu并联机构 Download PDF

Info

Publication number
CN105856197A
CN105856197A CN201610338624.3A CN201610338624A CN105856197A CN 105856197 A CN105856197 A CN 105856197A CN 201610338624 A CN201610338624 A CN 201610338624A CN 105856197 A CN105856197 A CN 105856197A
Authority
CN
China
Prior art keywords
revolute pair
branch
universal hinge
outside
upu
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610338624.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105856197B (zh
Inventor
胡波
李博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanshan University
Original Assignee
Yanshan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanshan University filed Critical Yanshan University
Priority to CN201610338624.3A priority Critical patent/CN105856197B/zh
Publication of CN105856197A publication Critical patent/CN105856197A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105856197B publication Critical patent/CN105856197B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • B25J9/0063—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having an universal joint at the base
    • B25J9/0069—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having an universal joint at the base with kinematics chains of the type universal-prismatic-universal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hinges (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)

Abstract

一种无不期望转动的纯平动3‑UPU并联机构，它包括基座、动平台和连接它们的三个UPU分支，各分支依次串接下万向铰、直线驱动副、上万向铰；万向铰中与基座或动平台连接的转动副为外侧转动副，与直线驱动副连接的转动副为内侧转动副；直线驱动副轴线垂直于下万向铰内侧转动副轴线，上、下两万向铰内侧转动副轴线平行；第一、三分支两下万向铰外侧转动副轴线平行，第一、三分支两上万向铰外侧转动副轴线平行；第二分支下万向铰外侧转动副轴线垂直于第一分支下万向铰外侧转动副轴线；第二分支上万向铰外侧转动副轴线垂直于第一分支上万向铰外侧转动副轴线。本发明通过对各分支上、下两万向铰外侧转动副的特殊布置消除了平动机构中的不期望转动。

Description

无不期望转动的纯平动3-UPU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
三平动并联机构以其特殊的运动特性成为并联机构的研究热点，许多著名学者对三平动并联机构进行深入研究。1988年，Clavel R.提出了经典的Delta并联机构(Clavel R.,Delta,a fastrobot with parallel geometry,Proceeding of 18th International Symposium on Industrial Robots,Switzerland,1988.91-100.)，该机构以其定位精确、效率高等特点，被工业界广泛采用。1996年，Tsai提出了对称3-UPU平动机构(Tsai L.W.,Kinematics of A Three-Dof Platform withThree Extensible Limbs.Recent Advances in Robot Kinematics,1996:401-410.)，并给出了3-UPU型机构保持平动的条件，即每个UPU分支内侧转动副和外侧转动副分别保持平行。然而，这类3-UPU机构外侧转动副位于不同的构件上，由于装配误差，这两个外侧转动副保持平行是很难实现的，使得该机构在运动过程中出现不期望转动。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种无不期望转动的纯平动3-UPU并联机构。
本发明的技术方案如下：
本发明包括基座、动平台和连接基座与动平台的三条UPU分支，各分支均包括直线驱动副和两个万向铰，直线驱动副的两端分别通过万向铰与基座和动平台连接；万向铰与基座或动平台连接的转动副为外侧转动副，与直线驱动副连接的转动副为内侧转动副；直线驱动副轴线垂直于与基座连接的万向铰内侧转动副轴线，与动平台连接的上万向铰内侧转动副轴线平行于与基座连接的下万向铰内侧转动副轴线。
第一、三分支中与基座连接的两个下万向铰外侧转动副轴线平行，第一、三分支中与动平台连接的两个上万向铰外侧转动副轴线平行。第一分支、第二分支、第三分支外侧转动副的布置方式有三种：
第一种方式：第一、三分支与基座连接的两下万向铰外侧转动副轴线可沿空间任意方向，第一、三分支与动平台连接的两上万向铰外侧转动副轴线可沿空间任意方向。第二分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副轴线垂直于第一分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副轴线；第二分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴线垂直于第一分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴线。
第二种方式：第一、三分支外侧转动副的布置方式与第一种方式相同；第二分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副轴线和第一分支中固连在基座上的下万向铰外侧转动副轴线既不垂直也不平行；第二分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴线和第一分支中固连在动平台上的上万向铰外侧转动副轴线既不垂直也不平行；第二分支中与基座连接的下万向铰内侧转动副轴线与过对应万向铰中心且与第一分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副轴线平行的直线组成一平面，第二分支中与动平台连接的上万向铰内侧转动副轴线与过对应万向铰中心且与第一分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴线平行的直线组成另一平面，第二分支中的两个万向铰外侧转动副轴线分别位于上述各自平面的同侧。
第三种方式：与基座连接的所有下万向铰外侧转动副轴线均与基座平行，与动平台连接的所有上万向铰外侧转动副轴线均与动平台平行。第二分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副轴线垂直于第一分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副轴线；第二分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴线垂直于第一分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴线。
各分支中与基座相连的下万向铰外侧转动副轴线相对于基座的方向和与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线相对于动平台的方向相同。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
各分支外侧转动副采用了不同于传统布置的新的方式，可以使各分支上、下两万向铰的外侧转动副自然平行，从而保证机构无不期望转动自由度，实现纯粹的三平动运动。
附图说明
图1是本发明实施例1的立体示意简图；
图2是本发明实施例2的立体示意简图；
图3是本发明实施例3的立体示意简图。
具体实施方式
实施例1
在图1所示的无不期望转动的纯平动3-UPU并联机构示意图中，三条UPU分支中的直线驱动副P1、P2、P3的两端分别通过万向铰与基座1和动平台2连接；万向铰与基座或动平台连接的转动副为外侧转动副，与直线驱动副连接的转动副为内侧转动副；直线驱动副P1、P2、P3轴线分别垂直于与基座连接的下万向铰内侧转动副R12、R22、R32轴线，与动平台连接的上万向铰内侧转动副R13、R23、R33轴线平行于与基座连接的下万向铰内侧转动副R12、R22、R32轴线。
第一分支3、第三分支5中与基座连接的两个下万向铰外侧转动副R11、R31轴线平行，第一、三分支中与动平台连接的两个上万向铰外侧转动副R14、R34轴线平行。
第一、三分支与基座连接的两个下万向铰外侧转动副R11、R31轴线可沿空间任意方向，第一、三分支与动平台连接的两个上万向铰外侧转动副R14、R34轴线可沿空间任意方向。第二分支4中与基座连接的下万向铰外侧转动副R21轴线垂直于第一分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副R11轴线；第二分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴R23线垂直于第一分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动R14副轴线。
实施例2
如图2所示，第二分支4与基座1连接的下万向铰外侧转动副R24轴线和第一分支中固连在基座上的下万向铰外侧转动副R14轴线既不垂直也不平行；第二分支中与动平台2连接的上万向铰外侧转动副24轴线和第一分支中固连在动平台上的上万向铰外侧转动副R14轴线既不垂直也不平行；第二分支中与基座连接的下万向铰内侧转动副R22轴线与过对应万向铰中心且与第一分支3中与基座连接的下万向铰外侧转动副R11轴线平行的直线组成一平面，第二分支中与动平台连接的上万向铰内侧转动副R23轴线与过对应万向铰中心且与第一分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副R14轴线平行的直线组成另一平面，第二分支中的两个万向铰外侧转动副R21、R24轴线分别位于上述各自平面的同侧。其它部件和连接方式与实施例1相同。
实施例3
如图3所示，与基座1连接的所有下万向铰外侧转动副R11、R21、R31轴线均与基座平行，与动平台2连接的所有上万向铰外侧转动副R14、R24、R34轴线均与动平台平行。第二分支4中与基座连接的下万向铰外侧转动副R21轴线垂直于第一分支3中与基座连接的下万向铰外侧转动副R11轴线；第二分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副R24轴线垂直于第一分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副R14轴线。其它部件和连接方式与实施例1相同。

Claims (3)

1.一种无不期望转动的纯平动3-UPU并联机构，其包括基座、动平台以及连接它们的三个UPU分支，其特征在于：所述各分支包括直线驱动副和两个万向铰，直线驱动副的两端分别通过万向铰与基座和动平台连接；万向铰与基座或动平台连接的转动副为外侧转动副，与直线驱动副连接的转动副为内侧转动副；直线驱动副轴线垂直于与基座连接的万向铰内侧转动副轴线，与动平台连接的万向铰内侧转动副轴线平行于与基座连接的万向铰内侧转动副轴线；第一、三UPU分支中与基座连接的两个下万向铰外侧转动副轴线平行，第一、三UPU分支中与动平台连接的两个上万向铰外侧转动副轴线平行；第一、三UPU分支与基座连接的两个下万向铰外侧转动副轴线可沿空间任意方向，第一、三UPU分支与动平台连接的两个上万向铰外侧转动副轴线可沿空间任意方向；第二UPU分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副轴线垂直于第一UPU分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副轴线；第二UPU分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴线垂直于第一UPU分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴线。
2.根据权利要求1所述的无不期望转动的纯平动3-UPU并联机构，其特征在于：所述第二UPU分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副轴线和第一UPU分支中固连在基座上的下万向铰外侧转动副轴线既不垂直也不平行；第二UPU分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴线和第一UPU分支中固连在动平台上的上万向铰外侧转动副轴线既不垂直也不平行；第二UPU分支中与基座连接的下万向铰内侧转动副轴线与过对应万向铰中心且与第一UPU分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副轴线平行的直线组成一平面，第二UPU分支中与动平台连接的上万向铰内侧转动副轴线与过对应万向铰中心且与第一UPU分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴线平行的直线组成另一平面，第二UPU分支中的两个万向铰外侧转动副轴线分别位于上述各自平面的同侧。
3.根据权利要求1所述的无不期望转动的纯平动3-UPU并联机构，其特征是：所述与基座连接的所有下万向铰外侧转动副轴线均与基座平行，与动平台连接的所有上万向铰外侧转动副轴线均与动平台平行；第二UPU分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副轴线垂直于第一UPU分支中与基座连接的下万向铰外侧转动副轴线；第二UPU分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴线垂直于第一UPU分支中与动平台连接的上万向铰外侧转动副轴线。
CN201610338624.3A 2016-05-20 2016-05-20 无不期望转动的纯平动3-upu并联机构 Expired - Fee Related CN105856197B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610338624.3A CN105856197B (zh) 2016-05-20 2016-05-20 无不期望转动的纯平动3-upu并联机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610338624.3A CN105856197B (zh) 2016-05-20 2016-05-20 无不期望转动的纯平动3-upu并联机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105856197A true CN105856197A (zh) 2016-08-17
CN105856197B CN105856197B (zh) 2018-12-28

Family

ID=56635860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610338624.3A Expired - Fee Related CN105856197B (zh) 2016-05-20 2016-05-20 无不期望转动的纯平动3-upu并联机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105856197B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108515512A (zh) * 2018-03-23 2018-09-11 华南理工大学 一种四自由度并联纠偏平台
CN109746896A (zh) * 2018-12-11 2019-05-14 西安工程大学 具有3t、2t1r和1r2t运动模式的并联系统
CN110465923A (zh) * 2019-08-02 2019-11-19 西安工程大学 有三移动、两移动一转动和两转动一移动模式的并联机构
CN111085987A (zh) * 2020-01-16 2020-05-01 燕山大学 一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构
CN113309658A (zh) * 2021-07-08 2021-08-27 河北工业大学 并联直驱式波浪发电装置及其测试装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1745986A (zh) * 2005-10-10 2006-03-15 燕山大学 自由度为3和4可调式3－upu并联机构实验平台
CN102248535A (zh) * 2011-07-18 2011-11-23 燕山大学 含双复合驱动分支三腿五自由度并联机构
CN104029195A (zh) * 2014-05-21 2014-09-10 燕山大学 一种两转动一移动过约束并联机构
JP2014217913A (ja) * 2013-05-08 2014-11-20 パナソニック株式会社 パラレルリンクロボットの動作教示方法およびパラレルリンクロボット
CN105500347A (zh) * 2016-01-27 2016-04-20 燕山大学 一种可实现稳定纯平动的三自由度并联机构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1745986A (zh) * 2005-10-10 2006-03-15 燕山大学 自由度为3和4可调式3－upu并联机构实验平台
CN102248535A (zh) * 2011-07-18 2011-11-23 燕山大学 含双复合驱动分支三腿五自由度并联机构
JP2014217913A (ja) * 2013-05-08 2014-11-20 パナソニック株式会社 パラレルリンクロボットの動作教示方法およびパラレルリンクロボット
CN104029195A (zh) * 2014-05-21 2014-09-10 燕山大学 一种两转动一移动过约束并联机构
CN105500347A (zh) * 2016-01-27 2016-04-20 燕山大学 一种可实现稳定纯平动的三自由度并联机构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
胡波: "基于约束力/矩的少自由度并联机构和串并联机构理论研究", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108515512A (zh) * 2018-03-23 2018-09-11 华南理工大学 一种四自由度并联纠偏平台
CN108515512B (zh) * 2018-03-23 2023-10-27 华南理工大学 一种四自由度并联纠偏平台
CN109746896A (zh) * 2018-12-11 2019-05-14 西安工程大学 具有3t、2t1r和1r2t运动模式的并联系统
CN109746896B (zh) * 2018-12-11 2022-02-18 西安工程大学 具有3t、2t1r和1r2t运动模式的并联系统
CN110465923A (zh) * 2019-08-02 2019-11-19 西安工程大学 有三移动、两移动一转动和两转动一移动模式的并联机构
CN110465923B (zh) * 2019-08-02 2022-02-25 西安工程大学 有三移动、两移动一转动和两转动一移动模式的并联机构
CN111085987A (zh) * 2020-01-16 2020-05-01 燕山大学 一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构
CN113309658A (zh) * 2021-07-08 2021-08-27 河北工业大学 并联直驱式波浪发电装置及其测试装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105856197B (zh) 2018-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105856197A (zh) 无不期望转动的纯平动3-upu并联机构
CN103203741B (zh) 一种三自由度并联机器人机构
CN105500347B (zh) 一种可实现稳定纯平动的三自由度并联机构
CN103072132A (zh) 结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构
CN105856207B (zh) 一种从动臂对称布置自由度能够重构的搬运机器人
CN105127979A (zh) 一种三平移一转动并联机器人机构
CN104999472B (zh) 肩胛骨联动的混联型五自由度仿生肩关节
CN105643603B (zh) 一种低耦合度三运动副动平台的三平移一转动并联机器人操作手
CN105082111A (zh) 一种完全解耦两移动三转动并联机器人机构
CN105216901A (zh) 一种步行机器人的并联四自由度腿部机构
CN104029195A (zh) 一种两转动一移动过约束并联机构
TW201832815A (zh) 弧桿組合機構
CN105563462A (zh) 一种(1t2r)&1t1r五自由度解耦混联机构
CN105881509B (zh) 具有单自由度移动的双正四面体叠加对称耦合机构
CN104552280A (zh) 一种两移两转四自由度解耦并联机构
CN105619385A (zh) 一种低耦合度两运动副动平台的三平移一转动并联机器人机构
CN102441891B (zh) 具有二维移动和一维转动的三自由度工业机器人
CN105127977A (zh) 一种三平移一转动并联机器人操作手
CN102579137A (zh) 一种可实现三维平动一维转动的并联手术机械手
CN105598953A (zh) 一种两转一移三自由度并联机构
CN105619386A (zh) 一种低耦合度三运动副动平台的三平移一转动并联机器人装置
CN105127980A (zh) 一种三平移一转动并联机器人装置
CN106002947B (zh) 一种从动臂同侧布置自由度能够重构的搬运机器人
CN104626123A (zh) 一种1r&(1t1r)&1r解耦串并联机器人
CN104690716A (zh) 一种(2t1r)&1r四自由度解耦混联机构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181228