CN106078690A - 一种具有对称结构且具有连续转轴的两转一移并联机构 - Google Patents

Abstract

一种具有对称结构且具有连续转轴的两转一移并联机构，其由定、动平台和连接这两平台的三条结构相同的运动分支组成，三条分支均由定平台移动副、下转动副、中间转动副、上转动副、动平台的移动副以及连接它们的连杆组成；其中，动平台移动副与定平台移动副交于空间一点，下侧转动副与上侧转动副交于空间一点；三条分支共产生6个交点，且6个交点共面，且此平面为机构的中间对称平面；上述中间转动副的轴线在该平面内，上述定、动平台为全等三角形，且关于该平面对称。本发明结构完全对称，可以实现绕中间对称平面上的任意一条直线或任意一点连续转动，避免了伴随运动的发生，使机构的运动控制变得简单、灵活、可靠。

Description

一种具有对称结构且具有连续转轴的两转一移并联机构

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

并联机构由于具有较高的刚度、精度与承载能力，在实际中应用越来越广泛。并联机构转动的转轴包括连续转轴与瞬时转轴，对于两转一移并联机构而言，其两个转动自由度的转轴在空间的分布对于机构的标定、轨迹规划和速度控制十分重要，而且是否具有连续转动能力正是工业应用中评价并联机构的重要的性能指标之一。现有的并联机构中存在的转轴中大部分都是瞬时转轴，且转动能力有限，从而，设计能够实现连续转动运动的并联机构是一个很有实际意义的，且具有良好的应用前景。很多学者对此问题进行了专门的研究，并设计出了相关机构，但现有的机构多是连续转轴较少或是采用的非对称的结构，机构不具有各向同性，且存在伴随运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种各向同性好、制造成本低廉、易于维护，且在运动过程中不存在伴随运动的具有对称结构且具有连续转轴的两转一移并联机构。

本发明包括定平台、动平台和连接这两平台的三条结构完全相同的运动分支。三条运动分支均由定平台移动副、下转动副、中间转动副、上转动副、动平台移动副以及连接它们的连杆组成；其中定平台移动副与定平台连接，且相对于定平台倾斜布置，下转动副通过第一连杆与定平台移动副连接，且下转动副轴线与定平台移动副轴线平行，中间转动副通过第二连杆与下转动副连接，上转动副通过第三连杆与中间转动副连接，且中间转动副的轴线与上、下转动副的轴线不相交也不垂直，动平台移动副通过第四连杆与上转动副相连，动平台移动副与动平台连接，且相对于动平台倾斜布置，并且动平台移动副轴线与上转动副轴线平行；上述每条运动分支中定平台移动副轴线与动平台移动副轴线相交于一点，下转动副轴线与上转动副轴线相交于一点，三条运动分支中共有6个交点，此6个交点在一个平面上，该平面为机构的中间对称平面；上述每条运动分支中定平台移动副—下转动副组成的运动副组合与动平台移动副—上转动副组成的运动副组合关于该中间对称平面完全对称，且下转动副与上转动副关于中间对称平面对称；每条分支中的中间转动副的轴线均位于该中间对称平面上；定平台与动平台为全等的三角形，且关于该中间对称平面对称。

上述定平台移动副和下转动副可以替换为一个圆柱副，动平台移动副和上侧转动副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、结构完全对称、各向同性好、制造成本低廉、易于维护，且在运动过程中不存在伴随运动。

2、能够绕机构定、动平台中间对称平面上的任意一条直线连续转动，且该对称平面在机构运动过程中始终存在，具有多连续转轴性质。

附图说明

图1为本发明实施例1的立体示意简图。

图2为本发明实施例2的立体示意简图。

具体实施方式

实施实例1：

在图1所示的具有对称结构且具有连续转轴的两转一移并联机构，三条结构完全相同的运动分支连接定平台1和动平台6，上述三条运动分支中的定平台移动副P1与定平台连接，且相对于定平台倾斜布置，下转动副R2通过第一连杆2与定平台移动副P1连接，且下转动副R2的轴线与定平台移动副P1的轴线平行，中间转动副R3通过第二连杆3与下转动副R2连接，上转动副R4通过第三连杆4与中间转动副R3连接，且中间转动副R3的轴线与上、下转动副R2、R4的轴线不相交也不垂直，动平台移动副P5通过第四连杆5与上转动副R4相连，动平台移动副P5与动平台连接，且相对于动平台倾斜布置，并且动平台移动副P5的轴线与上转动副R4的轴线平行；上述每条运动分支中定平台移动副P1的轴线与动平台移动副P5的轴线相交于一点，下转动副R2的轴线与上转动副R4的轴线相交于一点，三条运动分支中共有6个交点，此6个交点在一个平面S上，该平面S为机构的中间对称平面；上述每条运动分支中定平台移动副P1—下转动副R2组成的运动副组合与动平台移动副P5—上转动副R4组成的运动副组合关于该中间对称平面S完全对称，下转动副R2与上转动副R4关于中间对称平面对称；每条运动分支中的中间转动副R3的轴线均位于该中间对称平面S上；定平台与动平台为全等的三角形，且关于该中间对称平面S对称。

实施例2：

如图2所示，三条结构完全相同的运动分支连接定平台1和动平台6，上述三条运动分支中定平台圆柱副C1与定平台连接，该定平台圆柱副C1通过第一连杆2与中间转动副R2连接，该中间转动副R2通过第二连杆与动平台圆柱副C3连接，该动平台圆柱副C3与动平台连接，定、动平台圆柱副C1和C3分别与定、动平台倾斜布置，动平台圆柱副C3与定平台圆柱副C1的轴线交于空间一点O1，该点为分支中心点，且三条运动分支的分支中心点O1、O2和O3构成一个中间对称平面S；每条运动分支中，定平台圆柱副C1和中间转动副R2组成的运动副组合与动平台圆柱副C3和中间转动副R2组成的运动副组合关于该中间对称平面S对称；中间转动副R2的轴线在该中间对称平面S内，且与定、动平台圆柱副C1、C3的轴线不相交也不垂直；上述定、动平台为全等的三角形，也关于上述中间平面S对称。

Claims (2)

1.一种具有对称结构且具有连续转轴的两转一移并联机构，其包括定平台、动平台和连接这两平台的三条结构完全相同的运动分支，其特征在于：所述三条运动分支均由定平台移动副、下转动副、中间转动副、上转动副、动平台移动副以及连接它们的连杆组成；其中定平台移动副与定平台连接，且相对于定平台倾斜布置，下转动副通过第一连杆与定平台移动副连接，且下转动副轴线与定平台移动副轴线平行，中间转动副通过第二连杆与下转动副连接，上转动副通过第三连杆与中间转动副连接，且中间转动副的轴线与上、下转动副的轴线不相交也不垂直，动平台移动副通过第四连杆与上转动副相连，动平台移动副与动平台连接，且相对于动平台倾斜布置，并且动平台移动副轴线与上转动副轴线平行；上述每条运动分支中定平台移动副轴线与动平台移动副轴线相交于一点，下转动副轴线与上转动副轴线相交于一点，三条运动分支中共有6个交点，此6个交点在一个平面上，该平面为机构的中间对称平面；上述每条运动分支中定平台移动副—下转动副组成的运动副组合与动平台移动副—上转动副组成的运动副组合关于该中间对称平面完全对称，且下转动副与上转动副关于中间对称平面对称；每条分支中的中间转动副的轴线均位于该中间对称平面上；定平台与动平台为全等的三角形，且关于该中间对称平面对称。

2.根据权利要求1所述的一种具有对称结构且具有连续转轴的两转一移并联机构，其特征在于：所述定平台移动副和下转动副替换为一个圆柱副，动平台移动副和上转动副替换为一个圆柱副。